Помощь студентам в учебе
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННОГО ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ В ЧУКОТСКОМ МОРЕ
|
Введение 4
Глава 1 Седиментогенез в арктических морях: изученность, особенности 9
1.1 Арктические моря России в целом -
1.2 Чукотское море 16
Глава 2 Материал и методы исследований 23
Глава 3 Условия современного осадконакопления в Чукотском море 30
Глава 4 Общая характеристика современных осадков Чукотского моря 37
4.1 Гранулометрический состав и минералогическая характеристика осадков -
4.2 Аутигенные образования: морфологическая характеристика,
минеральный состав 49
4.3 Выводы 61
Глава 5 Химический состав современных осадков Чукотского моря 63
5.1 Распределение химических элементов в осадках -
5.2 Полиэлементные ассоциации 85
5.3 Химический и изотопный состав аутигенных образований 88
5.4 Накопление химических элементов в осадках и железомарганцевых конкрециях.... 91
5.5 Аномальные содержания металлов в осадках 95
5.6 Выводы 97
Глава 6 Обстановки седиментации и факторы, определяющие накопление химических элементов в современных осадках Чукотского моря 100
6.1 Обстановки седиментации (по данным химического и гранулометрического состава осадков) -
6.2 Механическая дифференциация осадочного материала 105
6.3 Роль биоты 107
6.4 Окислительно-восстановительные условия 111
6.5 Геодинамические условия 113
6.6 Факторы, определяющие аномальные содержания химических элементов
в осадках 115
6.7 Выводы 116
Заключение 119
Список литературы 121
Приложение А (обязательное) Статистические параметры геохимической базы данных
по осадкам Чукотского моря
Глава 1 Седиментогенез в арктических морях: изученность, особенности 9
1.1 Арктические моря России в целом -
1.2 Чукотское море 16
Глава 2 Материал и методы исследований 23
Глава 3 Условия современного осадконакопления в Чукотском море 30
Глава 4 Общая характеристика современных осадков Чукотского моря 37
4.1 Гранулометрический состав и минералогическая характеристика осадков -
4.2 Аутигенные образования: морфологическая характеристика,
минеральный состав 49
4.3 Выводы 61
Глава 5 Химический состав современных осадков Чукотского моря 63
5.1 Распределение химических элементов в осадках -
5.2 Полиэлементные ассоциации 85
5.3 Химический и изотопный состав аутигенных образований 88
5.4 Накопление химических элементов в осадках и железомарганцевых конкрециях.... 91
5.5 Аномальные содержания металлов в осадках 95
5.6 Выводы 97
Глава 6 Обстановки седиментации и факторы, определяющие накопление химических элементов в современных осадках Чукотского моря 100
6.1 Обстановки седиментации (по данным химического и гранулометрического состава осадков) -
6.2 Механическая дифференциация осадочного материала 105
6.3 Роль биоты 107
6.4 Окислительно-восстановительные условия 111
6.5 Геодинамические условия 113
6.6 Факторы, определяющие аномальные содержания химических элементов
в осадках 115
6.7 Выводы 116
Заключение 119
Список литературы 121
Приложение А (обязательное) Статистические параметры геохимической базы данных
по осадкам Чукотского моря
Актуальность. В настоящее время исследование и подготовка к масштабному освоению арктического шельфа России проводятся в рамках «Программы разведки континентального шельфа РФ на период с 2012 по 2030 гг.». Программа направлена на повышение геологической изученности шельфа и замещение постепенно выбывающих из эксплуатации участков недр, главным образом континентальных. Однако интерес представляет не только геолого-экономическая сторона вопроса. Процессы седименто- и рудогенеза изучены на шельфе, особенно арктическом, в значительно меньшей степени, чем на суше. Арктические шельфовые зоны (моря) характеризуются своеобразной геотектонической позицией, климатическими условиями, гидро- и литодинамикой. Их изучение могло бы внести существенный вклад в понимание общей картины литогенеза полярной зоны.
Чукотское море является одним из наименее изученных морей Российской Арктики. При безусловном доминировании терригенного осадконакопления, здесь отмечаются районы с существенным количеством биогенного материала и активно протекающими биохимическими процессами. При том что различия в седиментационных обстановках находят явное отражение в химическом составе осадков, изучен он относительно слабо. Весьма скудны и сведения об аутигенных образованиях. В последнее время исследователей стал занимать вопрос влияния на химический состав осадков геодинамических условий, но и здесь еще много неясного. Все это делает Чукотское море достаточно интересным объектом для изучения.
Цель и задачи. Цель работы - установить закономерности формирования химического состава современных донных осадков Чукотского моря.
Основные задачи:
- комплексно изучить химический состав поверхностного слоя донных осадков (далее по тексту - осадки), провести сравнительный анализ полученных результатов с литературными данными и выявить особенности, присущие современным осадкам Чукотского моря;
- сформировать базу данных по химическому составу осадков Чукотского моря;
- разделить осадки по вариациям химического состава; провести типизацию обстановок осадконакопления; выявить основные факторы, определяющие геохимический облик современных осадков Чукотского моря.
Научная новизна. Автором получены и изучены пробы осадков из малоизученных районов Чукотско-Аляскинского сектора Северного Ледовитого океана (Берингов пролив, юго-восточная часть Чукотского и восточная часть Восточно-Сибирского морей, Чукотское поднятие, Канадская котловина), а также образцы железомарганцевых конкреций (ЖМК), поднятые на новых станциях в пределах ранее установленных в Чукотском море районов конкрециеобразования (подводный каньон Геральд и примыкающее к нему северное мелководье острова Врангеля, северо-западный шельф Аляски). Обнаружены и охарактеризованы аутигенные метанопроизводные карбонаты северо-восточной части Чукотского моря (бровка шельфа). Впервые при изучении донных отложений Чукотского моря применен электронно-зондовый микроанализ; с помощью методов математической статистики обработан самый большой для Чукотского моря массив геохимических данных.
В результате проведенных исследований расширены представления о химическом, особенно микроэлементном, составе современных донных отложений Чукотского моря и факторах, определяющих их геохимический облик; подробно рассмотрены геодинамические условия осадконакопления. Впервые построены карты распределения титана, калия, натрия, стронция, иттрия, иттербия, циркония, лантана, молибдена, серебра, золота, платины, осмия, иридия, рутения и кадмия. Дополнены и детализированы существующие карты распределения кремния, алюминия, железа, марганца, магния, кальция, фосфора, аморфного кремнезема (8Ю2аморф), общего органического углерода (Сорг), бария, кобальта, хрома, меди, никеля, свинца, ванадия, цинка и ртути. С помощью методов математической статистики выделены районы Чукотского моря с аномальными и повышенными содержаниями металлов в осадках. Получены новые данные о россыпной минерагении шельфа Чукотского моря: установлены зерна цветных и благородных металлов, характер их распределения и районы наибольшей концентрации.
Теоретическая и практическая значимость. Представленные в работе данные восполняют дефицит информации по геохимии и минералогии осадков Чукотского моря. В рамках существующих представлений о седиментации в арктических морях (механическая дифференциация обломочного и глинистого терригенного материала при скромной роли биогенных и хемогенных процессов) в диссертации развивается идея о наличии в Чукотском море участков с особыми геодинамическими и гидрохимическими условиями, благоприятствующими обогащению осадков Сорги металлами и образованию ЖМК.
Результаты исследований могут представлять интерес при прогнозировании в Чукотском море концентраций полезных ископаемых - россыпей цветных и благородных металлов, ЖМК.
Материал и методы. Отобрано и изучено 296 проб осадков и более 100 образцов аутигенных образований (ЖМК, карбонаты) Чукотского моря, восточной части Восточно-Сибирского моря и примыкающей открытой части Северного Ледовитого океана (далее по тексту - Чукотское море). Основная масса геологического материала получена сотрудниками лаборатории морского рудообразования ТОИ ДВО РАН, в том числе автором, в научных экспедициях 2002-2012 гг. Часть проб предоставлена Е. А. Гусевым (ВНИИОкеангеология,
Санкт-Петербург), Р. Б. Шакировым (ТОИ ДВО РАН, Владивосток), Ван Рудзяном (Университет Тончжи, Шанхай). В работе использованы данные, опубликованные другими исследователями [Feder et al., 1994; Viscosi-Shirley et al., 2003].
Материал изучался с помощью комплекса аналитических методов: атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии (ИСП-АЭС, ИСП-МС), рентгенофлуоресцентного анализа (содержание большинства макро- и микроэлементов), электронного микрозондирования (химический состав отдельных зерен и микроучастков поверхности), гравиметрии (Si), колориметрии (Fe, Mn, SiO^M^), нейтронно-активационного анализа (Au, Ag, Pt, Os, Ir, Ru), термокатализа и газовой хроматографии (Сорг), атомно-абсорбционной спектрометрии (Hg), лазерной дифракции и водно-ситового анализа (гранулометрия), рентгеновской дифракции и иммерсии (минеральный состав). В результате только методами плазменной спектрометрии выполнено около 5600 элементоопределений, электронным микрозондированием - свыше 1000 анализов. Данные по валовому химическому составу осадков обработаны методами математической статистки.
Положения, выносимые на защиту. 1. Распределение химических элементов и биогенных компонентов в донных осадках Чукотского моря подчинено (Si, Ti, Al, Fe, Mg, Ca, K, Na, P, SiO2aMорф, Copr, Cr, Pb, Sr, V, Y, Yb, Zr, La, Mo, Au, Ag, Pt, Os, Ir, Ru, Cd, Hg) или весьма близко (Mn, Ba, Co, Cu, Ni, Zn) к закону нормального распределения, что позволяет использовать методы многокомпонентной статистики для моделирования поведения химических элементов и биогенных компонентов в районах со схожими условиями осадконакопления.
2. Результаты статистического анализа указывают на доминирование в Чукотском море процессов терригенной седиментации, определяющей общий химический состав осадков. Биогенное осадконакопление имеет подчиненное значение и проявляется в повышенных содержаниях в осадках отдельных районов (Южно-Чукотская котловина, каньон Геральд) Сорг, SiO^c^ и частично Ca, Mg, Ba, Sr, P.
3. Геодинамические условия Чукотского моря, определяющие на локальных участках дна образование впадин и современную флюидную активность, проявляются в 1) создании обстановок с недостатком кислорода и обогащении осадков Сорг, Mo, V, Ag, Ru, 2) активном диагенезе с повышением содержаний в осадках Fe, Mn, Hg, Zn, Co и образованием аутигенных конкреций.
Личный вклад автора. Автор является участником трех научных экспедиций в Чукотское море (2008 г., 2009 г., 2012 г.), где им отобрана значительная часть фактического материала: 114 проб осадков, более 100 образцов ЖМК, фрагмент аутигенного карбоната. Автором проведена подготовка к анализу около 300 проб осадков Чукотского моря и статистическая обработка полученных данных. При участии автора получены и обработаны результаты электронно-микрозондового анализа осадков, ЖМК, карбоната (более 200 фотографий, свыше 1000 анализов химического состава). Весь иллюстративный материал, представленный в диссертации, подготовлен лично автором.
Степень достоверности и апробация работы. В работе задействован значительный по объему фактический материал; станциями пробоотбора покрыт весь шельф Чукотского моря, захвачены прилегающие участки дна Восточно-Сибирского моря, а также открытой части Северного Ледовитого океана.
Основной объем аналитических работ выполнен в аккредитованном Аналитическом центре ДВГИ ДВО РАН. В процессе изучения комбинировались традиционные и современные методы анализа, которые в некоторых случаях дублировали или дополняли друг друга. Кроме контроля качества с использованием стандартных образцов, это дало возможность дополнительной сверки данных. Последние обрабатывались методами математической статистики; результаты сопоставлялись с таковыми, полученными и опубликованными в открытой печати другими исследователями.
Изложенные в диссертации результаты представлялись на научных совещаниях различного уровня с 2008 года. По теме диссертации сделано около 30 докладов, в том числе на международных симпозиумах Marine Environment and Resources in XXI Century (Циндао, 2009 г.; Владивосток, 2012 г.) и International Symposium on Polar Sciences (Инчхон, 2014 г.), российско-американских (Котор, 2010 г.; Санкт-Петербург, 2013 г.; Гонолулу, 2014 г.) и российско-китайских (Шанхай, 2012 г.) рабочих совещаниях по вопросам изучения Арктики, международных конференциях «Природа шельфа и архипелагов Европейской Арктики» (Мурманск, 2008 г.), «Ртуть в биосфере (эколого-геохимические аспекты)» (Москва, 2010 г.), «Геология морей и океанов» (Москва, 2011 г., 2013 г.), всероссийских совещаниях «Дегазация Земли: геотектоника, геодинамика, геофлюиды, нефть и газ, углеводороды и жизнь» (Москва, 2010 г.), «Осадочные бассейны, седиментационные и постседиментационные процессы в геологической истории» (Новосибирск, 2013 г.). Материалы, которые легли в основу
диссертации, неоднократно представлялись на конференциях молодых ученых ТОИ ДВО РАН (Владивосток, 2009 г., 2011 г., 2013 г.).
Публикация результатов. По теме диссертации опубликовано около 50 работ (2008¬2015 гг.), в том числе 12 статей, восемь из которых - в рецензируемых научных журналах из Перечня ВАК при Минобрнауки России.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 142 страницах и состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы (176 источников) и приложения. Текстовую часть работы сопровождают 29 рисунков и 15 таблиц.
Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю д.г.-м.н. А. С. Астахову и всему коллективу лаборатории морского рудообразования ТОИ ДВО РАН. За консультационную поддержку на стадии обсуждения диссертации автор признателен д.г.-м.н. А. И. Обжирову, д.г.-м.н. Е. П. Леликову, д.г.-м.н. А. Н. Деркачеву, к.г.-м.н. О. В. Дудареву, к.г.-м.н. Е. П. Терехову, к.г.-м.н. Р. Б. Шакирову, к.г.-м.н. Ю. И. Мельниченко. Благодарность выражается также коллегам по экспедиционным работам к.г.-м.н. Т. В. Матвеевой и к.г.-м.н. Е. А. Логвиной (ВНИИОкеангеология), к.г.-м.н. Е. Г. Вологиной (ИЗК СО РАН), особая благодарность - к.г.н. А. А. Босину (ТОИ ДВО РАН). Неоценимую помощь в проведении аналитических работ оказали к.г.-м.н. А. А. Карабцов, Н. В. Бондарчук, Н. В. Зарубина (ДВГИ ДВО РАН), А. И. Боцул, А. А. Марьяш (ТОИ ДВО РАН), к.г.- м.н. Л. А. Павлова, М. А. Митичкин (ИГХ СО РАН), Т. С. Филева, С. П. Сумкина, И. А. Калашникова (ИЗК СО РАН).
Работа выполнена в рамках программ фундаментальных исследований РАН, ФЦП «Мировой океан», при финансовой поддержке ДВО РАН (проекты № 1О-Ш-В-07-175, № 11 -III- В-07-144, № 11-Ш-В-07-145, № 12-Ш-В-07-125, № 12-Ш-В-07-ОО7, № 13-Ш-В-07-127, интеграционный проект с СО РАН № 12-11-СО-07-О21) и РФФИ (проекты № 09-05-98585- р_восток_а, № 15-05-О568О_а, российско-китайский проект № 12-05-91167-ГФЕН_а).
Чукотское море является одним из наименее изученных морей Российской Арктики. При безусловном доминировании терригенного осадконакопления, здесь отмечаются районы с существенным количеством биогенного материала и активно протекающими биохимическими процессами. При том что различия в седиментационных обстановках находят явное отражение в химическом составе осадков, изучен он относительно слабо. Весьма скудны и сведения об аутигенных образованиях. В последнее время исследователей стал занимать вопрос влияния на химический состав осадков геодинамических условий, но и здесь еще много неясного. Все это делает Чукотское море достаточно интересным объектом для изучения.
Цель и задачи. Цель работы - установить закономерности формирования химического состава современных донных осадков Чукотского моря.
Основные задачи:
- комплексно изучить химический состав поверхностного слоя донных осадков (далее по тексту - осадки), провести сравнительный анализ полученных результатов с литературными данными и выявить особенности, присущие современным осадкам Чукотского моря;
- сформировать базу данных по химическому составу осадков Чукотского моря;
- разделить осадки по вариациям химического состава; провести типизацию обстановок осадконакопления; выявить основные факторы, определяющие геохимический облик современных осадков Чукотского моря.
Научная новизна. Автором получены и изучены пробы осадков из малоизученных районов Чукотско-Аляскинского сектора Северного Ледовитого океана (Берингов пролив, юго-восточная часть Чукотского и восточная часть Восточно-Сибирского морей, Чукотское поднятие, Канадская котловина), а также образцы железомарганцевых конкреций (ЖМК), поднятые на новых станциях в пределах ранее установленных в Чукотском море районов конкрециеобразования (подводный каньон Геральд и примыкающее к нему северное мелководье острова Врангеля, северо-западный шельф Аляски). Обнаружены и охарактеризованы аутигенные метанопроизводные карбонаты северо-восточной части Чукотского моря (бровка шельфа). Впервые при изучении донных отложений Чукотского моря применен электронно-зондовый микроанализ; с помощью методов математической статистики обработан самый большой для Чукотского моря массив геохимических данных.
В результате проведенных исследований расширены представления о химическом, особенно микроэлементном, составе современных донных отложений Чукотского моря и факторах, определяющих их геохимический облик; подробно рассмотрены геодинамические условия осадконакопления. Впервые построены карты распределения титана, калия, натрия, стронция, иттрия, иттербия, циркония, лантана, молибдена, серебра, золота, платины, осмия, иридия, рутения и кадмия. Дополнены и детализированы существующие карты распределения кремния, алюминия, железа, марганца, магния, кальция, фосфора, аморфного кремнезема (8Ю2аморф), общего органического углерода (Сорг), бария, кобальта, хрома, меди, никеля, свинца, ванадия, цинка и ртути. С помощью методов математической статистики выделены районы Чукотского моря с аномальными и повышенными содержаниями металлов в осадках. Получены новые данные о россыпной минерагении шельфа Чукотского моря: установлены зерна цветных и благородных металлов, характер их распределения и районы наибольшей концентрации.
Теоретическая и практическая значимость. Представленные в работе данные восполняют дефицит информации по геохимии и минералогии осадков Чукотского моря. В рамках существующих представлений о седиментации в арктических морях (механическая дифференциация обломочного и глинистого терригенного материала при скромной роли биогенных и хемогенных процессов) в диссертации развивается идея о наличии в Чукотском море участков с особыми геодинамическими и гидрохимическими условиями, благоприятствующими обогащению осадков Сорги металлами и образованию ЖМК.
Результаты исследований могут представлять интерес при прогнозировании в Чукотском море концентраций полезных ископаемых - россыпей цветных и благородных металлов, ЖМК.
Материал и методы. Отобрано и изучено 296 проб осадков и более 100 образцов аутигенных образований (ЖМК, карбонаты) Чукотского моря, восточной части Восточно-Сибирского моря и примыкающей открытой части Северного Ледовитого океана (далее по тексту - Чукотское море). Основная масса геологического материала получена сотрудниками лаборатории морского рудообразования ТОИ ДВО РАН, в том числе автором, в научных экспедициях 2002-2012 гг. Часть проб предоставлена Е. А. Гусевым (ВНИИОкеангеология,
Санкт-Петербург), Р. Б. Шакировым (ТОИ ДВО РАН, Владивосток), Ван Рудзяном (Университет Тончжи, Шанхай). В работе использованы данные, опубликованные другими исследователями [Feder et al., 1994; Viscosi-Shirley et al., 2003].
Материал изучался с помощью комплекса аналитических методов: атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии (ИСП-АЭС, ИСП-МС), рентгенофлуоресцентного анализа (содержание большинства макро- и микроэлементов), электронного микрозондирования (химический состав отдельных зерен и микроучастков поверхности), гравиметрии (Si), колориметрии (Fe, Mn, SiO^M^), нейтронно-активационного анализа (Au, Ag, Pt, Os, Ir, Ru), термокатализа и газовой хроматографии (Сорг), атомно-абсорбционной спектрометрии (Hg), лазерной дифракции и водно-ситового анализа (гранулометрия), рентгеновской дифракции и иммерсии (минеральный состав). В результате только методами плазменной спектрометрии выполнено около 5600 элементоопределений, электронным микрозондированием - свыше 1000 анализов. Данные по валовому химическому составу осадков обработаны методами математической статистки.
Положения, выносимые на защиту. 1. Распределение химических элементов и биогенных компонентов в донных осадках Чукотского моря подчинено (Si, Ti, Al, Fe, Mg, Ca, K, Na, P, SiO2aMорф, Copr, Cr, Pb, Sr, V, Y, Yb, Zr, La, Mo, Au, Ag, Pt, Os, Ir, Ru, Cd, Hg) или весьма близко (Mn, Ba, Co, Cu, Ni, Zn) к закону нормального распределения, что позволяет использовать методы многокомпонентной статистики для моделирования поведения химических элементов и биогенных компонентов в районах со схожими условиями осадконакопления.
2. Результаты статистического анализа указывают на доминирование в Чукотском море процессов терригенной седиментации, определяющей общий химический состав осадков. Биогенное осадконакопление имеет подчиненное значение и проявляется в повышенных содержаниях в осадках отдельных районов (Южно-Чукотская котловина, каньон Геральд) Сорг, SiO^c^ и частично Ca, Mg, Ba, Sr, P.
3. Геодинамические условия Чукотского моря, определяющие на локальных участках дна образование впадин и современную флюидную активность, проявляются в 1) создании обстановок с недостатком кислорода и обогащении осадков Сорг, Mo, V, Ag, Ru, 2) активном диагенезе с повышением содержаний в осадках Fe, Mn, Hg, Zn, Co и образованием аутигенных конкреций.
Личный вклад автора. Автор является участником трех научных экспедиций в Чукотское море (2008 г., 2009 г., 2012 г.), где им отобрана значительная часть фактического материала: 114 проб осадков, более 100 образцов ЖМК, фрагмент аутигенного карбоната. Автором проведена подготовка к анализу около 300 проб осадков Чукотского моря и статистическая обработка полученных данных. При участии автора получены и обработаны результаты электронно-микрозондового анализа осадков, ЖМК, карбоната (более 200 фотографий, свыше 1000 анализов химического состава). Весь иллюстративный материал, представленный в диссертации, подготовлен лично автором.
Степень достоверности и апробация работы. В работе задействован значительный по объему фактический материал; станциями пробоотбора покрыт весь шельф Чукотского моря, захвачены прилегающие участки дна Восточно-Сибирского моря, а также открытой части Северного Ледовитого океана.
Основной объем аналитических работ выполнен в аккредитованном Аналитическом центре ДВГИ ДВО РАН. В процессе изучения комбинировались традиционные и современные методы анализа, которые в некоторых случаях дублировали или дополняли друг друга. Кроме контроля качества с использованием стандартных образцов, это дало возможность дополнительной сверки данных. Последние обрабатывались методами математической статистики; результаты сопоставлялись с таковыми, полученными и опубликованными в открытой печати другими исследователями.
Изложенные в диссертации результаты представлялись на научных совещаниях различного уровня с 2008 года. По теме диссертации сделано около 30 докладов, в том числе на международных симпозиумах Marine Environment and Resources in XXI Century (Циндао, 2009 г.; Владивосток, 2012 г.) и International Symposium on Polar Sciences (Инчхон, 2014 г.), российско-американских (Котор, 2010 г.; Санкт-Петербург, 2013 г.; Гонолулу, 2014 г.) и российско-китайских (Шанхай, 2012 г.) рабочих совещаниях по вопросам изучения Арктики, международных конференциях «Природа шельфа и архипелагов Европейской Арктики» (Мурманск, 2008 г.), «Ртуть в биосфере (эколого-геохимические аспекты)» (Москва, 2010 г.), «Геология морей и океанов» (Москва, 2011 г., 2013 г.), всероссийских совещаниях «Дегазация Земли: геотектоника, геодинамика, геофлюиды, нефть и газ, углеводороды и жизнь» (Москва, 2010 г.), «Осадочные бассейны, седиментационные и постседиментационные процессы в геологической истории» (Новосибирск, 2013 г.). Материалы, которые легли в основу
диссертации, неоднократно представлялись на конференциях молодых ученых ТОИ ДВО РАН (Владивосток, 2009 г., 2011 г., 2013 г.).
Публикация результатов. По теме диссертации опубликовано около 50 работ (2008¬2015 гг.), в том числе 12 статей, восемь из которых - в рецензируемых научных журналах из Перечня ВАК при Минобрнауки России.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 142 страницах и состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы (176 источников) и приложения. Текстовую часть работы сопровождают 29 рисунков и 15 таблиц.
Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю д.г.-м.н. А. С. Астахову и всему коллективу лаборатории морского рудообразования ТОИ ДВО РАН. За консультационную поддержку на стадии обсуждения диссертации автор признателен д.г.-м.н. А. И. Обжирову, д.г.-м.н. Е. П. Леликову, д.г.-м.н. А. Н. Деркачеву, к.г.-м.н. О. В. Дудареву, к.г.-м.н. Е. П. Терехову, к.г.-м.н. Р. Б. Шакирову, к.г.-м.н. Ю. И. Мельниченко. Благодарность выражается также коллегам по экспедиционным работам к.г.-м.н. Т. В. Матвеевой и к.г.-м.н. Е. А. Логвиной (ВНИИОкеангеология), к.г.-м.н. Е. Г. Вологиной (ИЗК СО РАН), особая благодарность - к.г.н. А. А. Босину (ТОИ ДВО РАН). Неоценимую помощь в проведении аналитических работ оказали к.г.-м.н. А. А. Карабцов, Н. В. Бондарчук, Н. В. Зарубина (ДВГИ ДВО РАН), А. И. Боцул, А. А. Марьяш (ТОИ ДВО РАН), к.г.- м.н. Л. А. Павлова, М. А. Митичкин (ИГХ СО РАН), Т. С. Филева, С. П. Сумкина, И. А. Калашникова (ИЗК СО РАН).
Работа выполнена в рамках программ фундаментальных исследований РАН, ФЦП «Мировой океан», при финансовой поддержке ДВО РАН (проекты № 1О-Ш-В-07-175, № 11 -III- В-07-144, № 11-Ш-В-07-145, № 12-Ш-В-07-125, № 12-Ш-В-07-ОО7, № 13-Ш-В-07-127, интеграционный проект с СО РАН № 12-11-СО-07-О21) и РФФИ (проекты № 09-05-98585- р_восток_а, № 15-05-О568О_а, российско-китайский проект № 12-05-91167-ГФЕН_а).
В результате проведенных исследований расширены представления о геохимии современных седиментационных и постседиментационных процессов, протекающих в Чукотском море.
1. Показано, что осадки шельфа Чукотского моря формируются в условиях преимущественно терригенного осадконакопления. Основным контролирующим фактором является механическая дифференциация вещества. Биогенная седиментация, фиксируемая в высоких и повышенных содержаниях Сорг, ЗЮ2аморф и частично кальция, магния, стронция, фосфора, характерна главным образом для южной части Чукотского моря. Хемогенное/биохемогенное осадконакопление (отложение Fe и Mn, постседиментационные преобразования с формированием ЖМК) связано в основном с особенностями гидрохимического режима в каньоне Геральд и северных глубоководных районах моря.
Согласно результатам сопоставления со средним составом земной коры и осадочных пород, осадки Чукотского моря (шельф) отличаются повышенными содержаниями серебра, кадмия, фосфора, меди, цинка, молибдена, золота, ванадия, что в целом типично для морских бассейнов с дефицитом кислорода.
2. Установлено, что осадки шельфа Чукотского моря, обогащенные Сорги металлами (относительно фоновых содержаний по бассейну), накапливаются в пределах Чукотского грабена и некоторых других структур грабен-рифтовой системы. Геохимические особенности осадков указывают на различные причины формирования аномалий. Аномальные содержания молибдена, ванадия, серебра и рутения образуются, вероятно, вблизи холодных газовых или водно-газовых источников - на локальных участках с аноксидными придонными или иловыми водами; железа, марганца, цинка, ртути, никеля и золота - вблизи водных (в том числе термальных) источников, поставляющих металлы или создающих благоприятные физико-химические условия для осаждения металлов различными способами из придонных или иловых вод. Очевидно, что важную роль при этом играют биохимические процессы, и часть аномалий обусловлена раннедиагенетическими преобразованиями осадков. Не исключено, что активный диагенез, в результате которого образуются ЖМК, стимулируется действием тех же флюидных источников. На вероятность последнего указывают, кроме прочего, некоторые минералого-геохимические особенности самих конкреций, а также пространственная совмещенность основных районов их распространения с зоной Чукотского грабена. Аутигенное карбонатообразование, установленное в северо-восточной части Чукотского моря, также является результатом активности (в прошлом) холодных метаносодержащих флюидов; поступая на дно, метан окислялся при участии микроорганизмов.
Формирование в Чукотском море осадков, обогащенных органическим веществом и металлами происходит при определенных геодинамических условиях. Последние выражаются в длительном растяжении земной коры, формировании выраженных в рельефе дна систем прогибов (грабенов) и современной флюидной активности. Важным для формирования обогащенных органическим веществом и металлами осадков представляется относительно невысокая скорость осадконакопления.
Установлено локальное обогащение шельфовых отложений Чукотского моря металлами (минеральные зерна Cu, Zn, Sn, Pb, Ag, Au, Pd, Pt, Ir и др.), связанное в первую очередь с металлоносностью геологических формаций окружающей суши и, вероятно, самой акватории.
3. На примере Чукотского моря показана возможность использования методов многокомпонентной статистики для изучения осадочных отложений, сформированных в условиях преимущественно терригенного осадконакопления, а также моделирования поведения в таких условиях различных химических элементов. В Чукотском море закону нормального распределения подчинены содержания в осадках кремния, титана, алюминия, железа, магния, кальция, калия, натрия, фосфора, SiO2aMорф, Сорг, хрома, свинца, стронция, ванадия, иттрия, иттербия, циркония, лантана, молибдена, золота, серебра, платины, осмия, иридия, рутения, кадмия, ртути. Весьма близки к этому содержания марганца, бария, кобальта, меди, никеля, цинка.
1. Показано, что осадки шельфа Чукотского моря формируются в условиях преимущественно терригенного осадконакопления. Основным контролирующим фактором является механическая дифференциация вещества. Биогенная седиментация, фиксируемая в высоких и повышенных содержаниях Сорг, ЗЮ2аморф и частично кальция, магния, стронция, фосфора, характерна главным образом для южной части Чукотского моря. Хемогенное/биохемогенное осадконакопление (отложение Fe и Mn, постседиментационные преобразования с формированием ЖМК) связано в основном с особенностями гидрохимического режима в каньоне Геральд и северных глубоководных районах моря.
Согласно результатам сопоставления со средним составом земной коры и осадочных пород, осадки Чукотского моря (шельф) отличаются повышенными содержаниями серебра, кадмия, фосфора, меди, цинка, молибдена, золота, ванадия, что в целом типично для морских бассейнов с дефицитом кислорода.
2. Установлено, что осадки шельфа Чукотского моря, обогащенные Сорги металлами (относительно фоновых содержаний по бассейну), накапливаются в пределах Чукотского грабена и некоторых других структур грабен-рифтовой системы. Геохимические особенности осадков указывают на различные причины формирования аномалий. Аномальные содержания молибдена, ванадия, серебра и рутения образуются, вероятно, вблизи холодных газовых или водно-газовых источников - на локальных участках с аноксидными придонными или иловыми водами; железа, марганца, цинка, ртути, никеля и золота - вблизи водных (в том числе термальных) источников, поставляющих металлы или создающих благоприятные физико-химические условия для осаждения металлов различными способами из придонных или иловых вод. Очевидно, что важную роль при этом играют биохимические процессы, и часть аномалий обусловлена раннедиагенетическими преобразованиями осадков. Не исключено, что активный диагенез, в результате которого образуются ЖМК, стимулируется действием тех же флюидных источников. На вероятность последнего указывают, кроме прочего, некоторые минералого-геохимические особенности самих конкреций, а также пространственная совмещенность основных районов их распространения с зоной Чукотского грабена. Аутигенное карбонатообразование, установленное в северо-восточной части Чукотского моря, также является результатом активности (в прошлом) холодных метаносодержащих флюидов; поступая на дно, метан окислялся при участии микроорганизмов.
Формирование в Чукотском море осадков, обогащенных органическим веществом и металлами происходит при определенных геодинамических условиях. Последние выражаются в длительном растяжении земной коры, формировании выраженных в рельефе дна систем прогибов (грабенов) и современной флюидной активности. Важным для формирования обогащенных органическим веществом и металлами осадков представляется относительно невысокая скорость осадконакопления.
Установлено локальное обогащение шельфовых отложений Чукотского моря металлами (минеральные зерна Cu, Zn, Sn, Pb, Ag, Au, Pd, Pt, Ir и др.), связанное в первую очередь с металлоносностью геологических формаций окружающей суши и, вероятно, самой акватории.
3. На примере Чукотского моря показана возможность использования методов многокомпонентной статистики для изучения осадочных отложений, сформированных в условиях преимущественно терригенного осадконакопления, а также моделирования поведения в таких условиях различных химических элементов. В Чукотском море закону нормального распределения подчинены содержания в осадках кремния, титана, алюминия, железа, магния, кальция, калия, натрия, фосфора, SiO2aMорф, Сорг, хрома, свинца, стронция, ванадия, иттрия, иттербия, циркония, лантана, молибдена, золота, серебра, платины, осмия, иридия, рутения, кадмия, ртути. Весьма близки к этому содержания марганца, бария, кобальта, меди, никеля, цинка.