Введение 3
Глава 1. Современный травертиногенез (литературный обзор) 4
1.1. Основные определения 4
1.2. Классификация травертинов 5
1.2.1. По геохимическому критерию 5
1.2.2. По текстуре 7
1.2.3. По морфологическим и фациальным критериям 8
1.3. Минеральный состав травертинов 11
1.4. Факторы и механизмы образования травертинов 16
1.4.1. Абиогенный травертиногенез 16
1.4.2. Травертиногенез при участии биоты 17
1.5. Травертины Ижорского плато 19
Глава 2. Полевые и лабораторные исследования 21
2.1. Места проведения полевых работ и описание собранных образцов 21
2.2. Методы лабораторных исследований 25
2.2.1. Порошковая рентгенография 25
2.2.2. Электронная микроскопия и энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия 25
2.2.3. Биологические методы 26
Глава 3. Результаты исследования 27
3.1. Порошковая рентгенография 27
3.2. Сканирующая электронная микроскопия и энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия 30
3.3. Биологические методы 34
Глава 4. Обсуждение результатов 37
Заключение 44
Список литературы 45
Факторы и условия образования травертинов являются предметом научной дискуссии. Изучение современного травертиногенеза позволяет прояснить и уточнить механизмы формирования древних карбонатных пород.
Кроме того, в ходе предыдущих исследований на фонтанах Петергофа (Vereshchagin et al., 2017) были обнаружены карбонатные наслоения, которые наряду с кальцитом и арагонитом содержали также водные карбонаты кальция (моногидрокальцит) и магния (лансфордит, несквегонит). Стоит отметить, что данные водные карбонаты редки в природе и ранее были обнаружены в очень специфических условиях (соляные озера, пещеры, угольные шахты). Было интересно изучить другие карбонатные образования на юге Ленинградской области (травертины и гажи), чтобы сравнить их минеральный состав и условия образования с карбонатами наслоениями на фонтанах Петергофа.
Практическое значение работы:
• Разработка природоподобных консервационных биотехнологий в реставрации;
• Выявление факторов, способствующих карбонатообразованию на памятниках Петергофа.
Цель настоящей работы:
Изучить геохимию, минералогию и механизмы образования современных карбонатных отложений на юге Ленинградской области.
Основные задачи:
• Подготовить обзор литературы по-современному травертиногенезу (в т.ч. на Ижорском плато);
• Собрать образцы карбонатных образований в очагах современного травертиногенеза в Ленинградской области, в т.ч. карбонатные отложения в водной системе, питающей фонтаны Петергофа;
• Изучить элементный и минеральный состав, а также морфологию карбонатных образований;
• Изучить видовой состав биоты карбонатных образований;
• Сравнить минералогию и геохимию исследуемых карбонатных образований с наслоениями, найденными ранее на поверхности фонтанов Петергофа;
• Сделать заключение о факторах и механизмах образования травертинов в Ленинградской области.
Основные результаты работы сводятся к следующему.
1 - Изучен элементный и минеральной состав современных карбонатных образований в Ленинградской области
• Во всех образцах обнаружен магний-содержаний кальцит (от 0,39 до 1,79 масс. % MgO), а при содержании MgO > 1 масс. % дополнительно арагонит.
Показано, что магний изоморфно замещает кальций в кальците;
• Минеральный состав травертинов и гаж водоподводящей системы Петергофа, более беден чем на Петергофских фонтанах (отсутствуют соединения магния и моногидрокальцит), что говорит о различных условиях их образования.
2 - Изучен видовой состав биоты современных гаж.
• Обнаружены цианобактрии (28 таксонов), диатомовые водоросли (6 таксонов) и зеленые водоросли (3 таксона);
• Выявлена кристаллизация кальцита на поверхности слизистых чехлов нитчатых талломов цианобактерии - Dichothrix baueriana.
3 - Подтверждено, что травертины Ленинградской области формируются под действием комплекса абиогенных и биогенных факторов.
Показано, что основными факторами травертиногенеза в Ленинградской области являются следующие:
• Наличие разрывных нарушений, благодаря которым водная среда насыщается ионами CO32-, Ca2+ и Mg2+ и становится щелочной (pH 8-9);
• Развитие специфической биоты (цианобактерий, диатомовых и зеленых водорослей). Продукты метаболизма цианобактерий и водорослей существенно влияют на химизм водной среды, создают необходимые условия для нуклеации и роста кристаллов карбонатов кальция, влияют на их морфологии и способствуют преобразованию рыхлых осадков в травертины.
