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

мещается в зоны, наиболее обогащенные органическим веществом. Фоновое содержание молибдена в современных черноморских осад­ ках — 26, переходной зоне от современных к древнечерноморским — 24, древнечерноморских — 29 и новоэвксинских — 19; кларк по региону — 26 • 1(Г5 о /о.

Марганец и титан (рис. 41, 42), содержание которых различается строго на порядок, весьма сходным образом распределяются в дон­ ных осадках. Мы наблюдаем уже знакомые участки минимумов в северо-западной части бассейна и два пелагических пятна — в вос­ точной. Они также образуют относительно ровный фон среднего со­ держания на большей части дна и широкую полосу максимума вдоль Малоазиатского побережья, подходящую вплотную к Кавказскому. Наблюдаются также локальные обогащенные участки в прибреж­ ной зоне, в районах устьев рек. В современных черноморских осадках

геохимический фон марганца	составляет	22 • 10~3%,	титана —
12 • 10~2%; в древнечерноморских осадках		23 и 11, а в новоэвк­
синских — 15 и 9; кларк — 22 • 10~3 и 11 • 10~2%. В			площадном
размещении марганца и титана,	как и других элементов		рассматри­

ваемой группы, проявляется действие двух факторов. Прежде всего это карбонатный разбавитель, действие которого выражается в том, что все участки минимального содержания в точности совпа­ дают с участками высококарбонатных илов, и наоборот, максимумы этих элементов отвечают слабоизвестковым и глинистым илам. С другой стороны, это роль определенных водосборов, усиленно пи­ тающих водоем этими элементами.

Вторая группа элементов — Ва, Sr, Pb, Y, Yb — резко отлична от первой по распределению на площади. Принципиальное различие за­ ключается в том, что эти элементы не тяготеют к определенным участкам побережья как источникам питания, а дают довольно ров­ ный фон среднего содержания по всей акватории бассейна с макси­ мумами у разных элементов, в разной степени сдвинутыми от побе­ режья к пелагиали в области халистаз. Связь с побережьем у этих элементов проявляется лишь в том, что небольшие пятна повышенного содержания разбросаны вблизи Кавказа и Крыма. Кроме того, на площадное размещение элементов второй группы карбонатный раз­ бавитель почти не влияет: пелагические участки максимальной и по­ вышенной концентрации пространственно локализуются там же, где и пелагические высококарбонатные илы.

Различия между обеими группами по площадному размещению и действию на них карбонатного разбавителя вызваны неодинако­ выми формами миграции в питающих речных водах. Элементы второй

группы переносятся	преимущественно в виде	растворов, а не взве­
сей, что стимулирует	химическое осаждение	компонентов. Выпав­
шие твердые фазы ничтожные по размерам (в силу ничтожной				кон­
центрации самих растворов) сносятся в пелагические области				моря,
в зоны тонкодисперсных высококарбонатных илов			и, избыточно
накопляясь здесь,	создают пятна пелагических		максимумов,

133

совпадающие с участками максимальной карбонатности. Второй глав­ ной причиной такого площадного размещения, по нашим данным, является интенсивная сорбция Ва, Sr, Pb, в меньшей мере Y и Yb, а также растворенного органического вещества морской воды вы­ деляющимся в морской осадок СаС03 .

Анализируя фоновое содержание и дисперсию бария и стронция, можно прийти к выводам, аналогичным полученным для молибдена. При неизменном среднем сравниваемых фоновых содержаний су­ щественно изменяется дисперсия. Так, у бария на профиле В — ß 1

А А'

Рис. 43. Распределение стронция и бария в донных осадках Черного моря по профилю А—Л1 по горизонтам (10 — 3 %):

/ — стронция 41, бария 26; 2 — 30 и -16; 3 — 34 и 20; 4 — 20 и 2; 5 — 2t и 5.

при фоновом содержании 25 • 10- 3 %, неизменном для всех трех го­ ризонтов, в современных черноморских осадках дисперсия равна 11, в переходной зоне от современных к древнечерноморским — 13, в древнечерноморских—25 • 10~3%. А на профиле D — D1 в современных черноморских отложениях фоновое содержание со­ ставляет 25, а дисперсия —5 • 1СГ3 %. У стронция при фоновом содержании 35 в современных черноморских осадках профиля ß — В1 дисперсия равна 29, а в древнечерноморских осадках профиля D — D1— 11 • 10~3%. Этот факт свидетельствует о локальных измене­ ниях концентрации элементов в исследуемых осадках, происходя­ щих без выноса или привноса данных элементов. Перераспределе­ ние в процессе диагенеза связано с перемещением бария и стронция в зоны, обогащенные органическим веществом (рис. 43). Фоновое со­ держание бария в современных черноморских осадках равно 25, стронция — 35, в переходной зоне от современных к древнечерно­ морским соответственно 18 и 31, в древнечерноморских — 20 и 34 и в новоэвксинских — 5 и 25; кларк бария в донных осадках Чер­ ного моря равен 21, стронция — 33 • 10_ 3 %

135

Характеризуя размещение свинца (рис. 44), необходимо отме­ тить, что древнечерноморские отложения гораздо более обогащены им по сравнению с современными. При рассмотрении предшест­ вующих элементов мы не раз отмечали уменьшение их содержания с глубиной, особенно в случаях четкой связи с органикой. Здесь же наблюдается обратное — с глубиной содержание увеличивается. Особенно заметно это на профиле А — А1, где древнечерноморские осадки обогащены по сравнению с современными почти в два раза

А

А1

Рис.44.	Распределение свинца в донных осадках Черного моря по профилю
А—А1	по горизонтам (10— 5 %):
/ — 29, 2 — 12, 3 — 9,		4 — 5. 5 — 3.
(Oj — 12, Qi — 29		• 1(Г5 %). Фоновое содержание в современных

осадках — 15, в переходной зоне от современных к древнечерноморским — 10, в древнечерноморских — 21 и в новоэвксинских — 4; кларк — 17 • 10~5%.

Для иттрия и иттербия наиболее характерна равномерность рас­ пределения в осадках как по глубине, так и по площади. Фоновое

содержание	иттрия в современных	черноморских осадках — 22 х
X Ю - 4 % ,	иттербия — 24 • 10_ 5 %,	в древнечерноморских соот­

ветственно — 22 и 23, новоэвксинских — 9 и 12; кларк иттрия — 21 • 10-4 %, иттербия —23 • 10_ 5 %.

Рассмотрим площадное распределение элементов третьей группы (среднее содержание указано в « • 10_ 4 %). В крайней западной точ­ ке западной халистазы по профилю А — Л 1 на станции 1307 ни­ келя обнаружено 56. К востоку его становится меньше (на станциях

1309 — 54,	1312 — 34),	до минимума — 19 — на		станции 1627.
Затем следует новый максимум (76) на станции			1317	и спад по на­
правлению к Кавказскому побережью (станции			1633 — 36, 1632 —
12, 1633 — 16) с небольшим повышением содержания				(до 39 на стан­
ции 1300)	в зоне стыка	континентального склона с ложем. Общее

136

среднее по профилю А — А1 — 43, На профиле В — В1 в прибосфорских станциях среднее содержание никеля — 62, при переходе к центральной части западной халистазы замечено его небольшое из­ менение (45—62) и падение до 32—29 в прибрежной части у Крым­ ского полуострова (станции 1074, 1073). На профиле С — С1 четко видны минимумы в прибрежных областях и максимум в глубоковод­ ной части. Среднее содержание никеля на кавказском континенталь-

Рис. 45. Распределение никеля в донных осадках (10— 4 %):

/—менее 20, 2 — 20—40, 3 — 40—100, 4 — более 100; 5 — границы распределения ни­ келя в современных черноморских осадках, 6 — в древнечерноморских, 7 — в но­ воэвксинских.

ном склоне и в зоне сочленения его с ложем (профиль D — D1) — 45. В современных черноморских отложениях, вскрытых станциями

А — А1,	среднее содержание никеля 46, В — ß 1 — 53, С — С1 —
49 и D — D 1 — 50; общее среднее по региону в современных		отложе­
ниях — 51. В древнечерноморских отложениях на станции		профиля
А—А1	содержание Ni — 47, В — В1 — 54, С — С1 — 34 и D —
D1 — 54; общее среднее по региону в древнечерноморских		отложе­

ниях — 46. В новоэвксинских осадках профиля А — А1 концентра­ ция никеля достигает 16, а С — С1 — 21; среднее — 19. Таким об­ разом, по всему региону отмечается тенденция понижения содержа­ ния никеля с глубиной (кларк по Черному морю — 44). Построенная нами карта распределения никеля в современных, древнечерномор­ ских и новоэвксинских осадках Черного моря (рис.45) подтверждает изложенное выше.

Картина распространения кобальта в донных осадках Черного моря (рис. 46) несколько отличается от предыдущей. Кобальт не тяготеет к определенным участкам побережья как источникам пита­ ния, а довольно равномерно в среднем рассеян по всей площади моря с максимумами, сдвинутыми от побережья к пелагиали вобласти халистаз. Связь с побережьем у кобальта проявляется лишь в виде

137

небольших пятен повышенного содержания, разбросанных вблизи Кавказа. Такое относительно ровное распределение кобальта по изученной акватории объясняется главным образом тем, что кобальт в море поступает в виде растворов, и в осадок попадает вследствие химического осаждения. Следует также отметить, что пелагические максимумы, вероятно, связаны с сорбцией кобальта из морской воды и поровых растворов органическим веществом. Однако связь

Рис. 46. Распределение кобальта в донных осадках (10 4 % ) :

; — менее 10, 2 — 10—20, 3 — более 20; 4 — границы распределения кобальта в со­ временных черноморских осадках, 5 — в древнечерноморских, S — в новоэвксинских.

никеля с кобальтом, которую мы отмечали при рассмотрении верти­ кального распределения этих элементов с глубиной, заметна, в пер­ вом приближении, и по площади. В современных черноморских от­ ложениях, вскрытых станциями профиля А — А1, среднее содержа­ ние кобальта равно 14, В — В1 — 10, С — С1 — 9, а профиля D —• D 1 — 22; общее среднее для современных осадков — 11. В древнечерноморских осадках среднее содержание по профилям распределя­ ется следующим образом: А — Л1 — 12; В — В1 — 11, С — С1 — 9, D — D1 — 13; общее среднее — также 11. Новоэвксинскне осадки на профилях А — Л 1 и С — С1 характеризуются средним содержа­ нием 6. Таким образом, здесь наблюдается та же картина, что и у никеля, т. е. с глубиной содержание кобальта уменьшается. Кларко­ вое содержание кобальта по Черному морю равно 11.

Медь в донных осадках Черного моря распределяется подобно никелю (рис. 47). Можно отметить участки минимального содержа­ ния в северо-западной части моря, на побережье Керченского про­ лива, в центральной части западной половины моря, в прибосфорской зоне, а также небольшой участок в юго-восточной части Малоазиат­ ского побережья. Широкая полоса максимума подходит к Малоазиат­ скому побережью и южной части Кавказского; выявлено пятно по-

138

вышенного содержания в области западной халистазы и несколько небольших пятен вблизи Кавказа и Крыма. Необходимо отметить, что медь интенсивно сорбируется выделяющимся в осадок СаС03 .

Среднее содержание ее по стратиграфическим горизонтам			следую­
щее: Ql — профиль А—А1 — 2,9; В — В1	— 4,2; С — С1		— 2,0;
D — D1 — 2,9; общее — 2,9; Q\ — профиль	А — А1	— 3,0; В —
В1 — 4,2; С — С1 — 2,0; профиль D — D1	— 2,9;	общее — 2,9;

Рис. 47. Распределение меди в донных осадках (10 4 % ) :

/ — менее 20, 2 — 20—35, 3 — более 35; 4 — границы			распределения меди в современ­
ных черноморских	осадках, 5 — в древнечерноморских,		6 — в новоэвксинских.
Ql — профиль	А — А1 — 1,2; С — С1 — 2,6; общее — 2,0; кларк
меди для Черного моря равен 2,7.
Анализируя		распределение меди по стратиграфическим горизон­
там, необходимо		отметить, что несмотря на увеличение ее концен­

трации с глубиной по профилям В — В1 и С — С , в общем по реги­ ону наблюдается тенденция понижения содержания с глубиной, как у никеля и кобальта. Вероятно, это можно объяснить следующим образом. Одной из основных составляющих при накоплении никеля, кобальта и меди в донных осадках является органика, так как она интенсивно сорбирует эти элементы из морской воды. Количество же органического вещества с глубиной уменьшается, вследствие чего понижается и содержание описываемых элементов.

Выявленное нами разнообразие распределения малых элементов на акватории Черного моря является результатом специфических химических свойств каждого из них и особенностей физико-геогра­ фической ситуации осадкообразования. От химических свойств эле­ ментов зависят специфические отличия в их распределении, а осо­ бенности физико-географической среды — климатические условия,

139

рельеф водосборных площадей и побережья, интенсивность хими­ ческого выветривания, степень сортированности материала в водо­ еме, обусловленная его размерами и гидродинамическим режимом, петрографический состав пород водосборной площади —порождают определенные формы миграции, общие в пределах групп элементов. Обогащенность пород водосборного бассейна тем или иным элементом влияет на распределение его в соответствующих донных осадках. На водосборной площади реки Риони находится, например, Чиатурское месторождение марганца, и на карте распространения марган­ ца в донных осадках четко видно пятно максимума в приустьевой зоне Риони. В приустьевой зоне реки Чороха есть пятно повышен­ ного содержания меди, так как в бассейне Чороха на территории Тур­ ции находится месторождение медного колчедана Куварсхане.

Резюмируя изложенное выше, можно отметить, что размещение фоновых содержаний малых элементов на акватории Черного моря неодинаково и зависит, в первую очередь, от формы переноса того или иного элемента реками, от отношения взвешенной и растворимой составляющих, а также от характера размещения элементов в грану­ лометрическом спектре взвесей.

Сравнительная характеристика распределения малых элементов в донных осадках Черного моря и других морских водоемов. Распре­ деление малых элементов в донных отложениях мы изучали не только на акватории Черного моря, но и Средиземного моря, северо-запад­ ной части Атлантического океана (Ньюфаундленская банка, банка Флемиш-Кап, Североамериканская глубоководная котловина, впадина Сом и Лабрадорское море). Для сравнительной характерис­ тики привлекался также литературный материал по малым элемен­ там Азовского моря. Средиземное и Азовское моря особенно удобны для сравнения с Черным морем, так как, с одной стороны, бассейны эти в какой-то степени сообщаются, а с другой стороны, здесь пред­ ставлены отложения гумидной и аридной зон.

В донных осадках Азовского моря, по данным А. П. Александ­ рова и А. П. Резникова [5], содержание хрома, ванадия, галлия, меди подчинено в целом характеру механической дифференциации и закономерно увеличивается с уменьшением размера частиц осадка. Такое распределение обусловлено, как и в Черном море, с одной сто­ роны, формой миграции элементов в речных водах Дона и Кубани и размещением их в гранулометрическом спектре взвесей и, с другой стороны, распределением их в спектре материала абразии берегов. Авторы, проводившие исследования, аналогичные нашим, в донных осадках Азовского моря, отмечают также, что ванадий и галлий пере­ носятся Доном и Кубанью только в виде взвесей, хром и барий прак­ тически более чем наполовину мигрируют в составе взвесей, а строн­ ций и медь — в основном в виде растворов. В гранулометрическом спектре галлий тяготеет к пелитовой, хром — к алевритовой и ва­ надий — к грубопелитовой фракциям.

Иначе размещается цирконий, максимальное количество которого приурочено к алевритовой и мелкопесчанистой фракциям.

140

По площади Азовского моря он распределяется в зависимости от близости к определенным участкам побережья. Сравнительно высо­ кое содержание циркона в Таганрогском заливе и северо-западной части моря связано с абразией берегов, выносом рек и временных по­ токов, размывающих лессовидные суглинки и скифские глины. В тя­ желой фракции суглинков северо-восточного Приазовья содержание циркона составляет 19—24 (делювиальные суглинки) и 17—21 (по­ кровные), а в скифских глинах — 15,5%. Повышенное количество циркония в Обиточном и Бердянском заливах объясняется абразией берегов и прибрежных отложений, содержащих циркон в значи­ тельном количестве.

Стронций в осадках распределяется иначе, чем другие элементы, так как его накапливают в основном моллюски. Спектральные ис­ следования раковин моллюсков Азовского моря показали, что со­ держание стронция в них в среднем составляет 0,1—0,3%, поэтому максимальное количество его наблюдается в наиболее карбонатных осадках.

Барий равномерно	рассеян в осадках, что объясняется формой
его миграции в водах	Дона и Кубани, а также относительно рав­

номерным распределением его в продуктах абразии берегов и в реч­ ных взвесях.

Содержание элементов в отложениях Азовского моря следующее (в %) : циркония — 0,001—0,1; стронция и бария больше 0,02— 0,3; хрома и ванадия — 0,001—0,03; свинца, кобальта, меди, галлия,

иттрия,	иттербия, бериллия — 0,001—0,003; никеля — 0,001—
0,0065 и молибдена — 0,001.
В донных осадках Средиземного моря содержатся такие элемен­
ты (в %) : барий — 0,0003—0,03;		бериллий — 0,0001—0,001; ва­
надий	и иттрий — от следов до	0,03; галлий — 0,0001—0,003;

кобальт — от следов до 0,01; медь — 0,003—0,03; никель и хром — 0,001—0,007; стронций — 0,001—0,5; цирконий — 0,003—0,05; сви­ нец — 0,001—0,003.

Барий довольно равномерно распределен в осадках на площади

ипо вертикали с глубиной на станциях материкового склона моря Альборан, в Алжирско-Прованской впадине и на склоне подвод­ ного вулкана Вавилова. Резкие изменения концентрации бария по вертикали отмечаются только в глубоководной Центральной впадине

ив районе Мессинского пролива. Содержание хрома, ванадия, гал­ лия, меди подчинено характеру механической дифференциации, как это уже отмечалось ранее. Стронций тяготеет к наиболее карбонат­ ным осадкам, цирконий — к алевритовым илам. Концентрация ни­ келя изменяется от следов до 0,007%, кобальта — от следов до 0,003%, максимальными они являются в глубоководной Центральной впадине. Никель, в отличие от кобальта, в том или ином количестве есть во всех исследованных пробах. В натуральном веществе со­ временных отложений при переходе от глинистых к известковистым илам концентрация кобальта повышается, а никеля — падает. Кобальта и никеля в обычных глинистых и алевритово-глинистых

141

илах в большинстве случаев меньше среднего содержания их в осадочных породах. В прослоях илов, обогащенных органическим веществом, концентрация кобальта и никеля приближается куровню среднего содержания, а иногда и превышает его. Несоответствие между общим характером распределения никеля и кобальта в толще и в поверхностном слое осадков свидетельствует о перераспределении этих металлов и перемещении их к участкам, наиболее обогащенным органическим веществом.

Теперь рассмотрим кратко распределение малых элементов в дон­ ных осадках северо-западной части Атлантического океана.

Стронций. На распределение стронция в осадках решающее влияние оказывает геохимическая деятельность планктонных орга­ низмов. Согласно данным спектральных исследований, содержание

стронция	в раковинном материале в среднем составляет 0,1—0,3%.
В известково-фораминиферовых				илах максимальное количество его
составляет — 0,05—0,07%,			в	песчано-глинистых		разностях —
до 0,007%.
Барий.	В исследованных		нами осадках		наблюдается		довольно
разнообразное		распределение		бария. Его	содержание		возрастает
в направлении		от глубоководной зоны к			береговой,	по глубине

минимум отмечается в нулевом слое осадка и максимум — в самом нижнем горизонте. По всему материковому склону содержание бария в осадках одинаково — 0,03% и лишь в глубоководной ко­ лонке из Сомской котловины — 0,01 %. Равномерное распределение бария с небольшим увеличением его содержания ближе к берегу указывает на хемогенный и биогенный характер отложения, свя­ занный с захоронением продуктов жизнедеятельности морских орга­

низмов. Состав терригенного			материала	определенно		отражается
на распределении бария		как	по глубине	осадка,	так	и, по пло­
щади.
Бериллий	обнаружен в донных осадках			северо-западной			Атлан­
тики в концентрации от следов до 0,0007%				(в Девисовом		проливе).
Анализируя	содержание	бериллия по разрезам,			можно		сделать

вывод о зависимости его распределения от минерального состава тер­ ригенного материала и деятельности Лабрадорского течения, при­ носящего этот материал. Последний представлен полевыми шпатами, магнетитом, рутилом, окатанными кристаллами слабо окрашенного желтовато-зеленого берилла и гельвина. Анализ глинистой фракции показал отсутствие бериллия в ней. Общую картину распределения бериллия создает Лабрадорское течение. В зоне Девисова пролива он обнаружен во всех горизонтах, главным образом в концентрации 0,0003%. В зоне выхода Лабрадорского течения на Большую Ньюфаундленскую банку, где, возможно, донные отложения размыва­ ются, в нулевом слое бериллия нет. Затем он появляется, но уже в меньшем количестве (0,0001% — следы) и полностью исчезает в абиссальной зоне.

Медь в донных осадках северо-западной Атлантики распростра­ нена больше других тяжелых металлов. Содержание ее составляет

142