ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВПАДИНЫ ДЕРЮГИНА ОХОТСКОГО МОРЯ
© 2013 г. В. В. Саттарова, А. С. Астахов, О. Н. Колесник
Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН, 690041, г. Владивосток, ул. Балтийская, 43; e-mail: sv_8005@mail.ru Поступила в редакцию 08.11.2011 г. Принята к печати 15.12.2011 г.
Приведены данные, в том числе новые, по содержанию Ni, Co, V, Mo, Fe, Mn, Zn, Ba, Sc, Y, Cd, Rb, Cs, W в осадках впадины Дерюгина. Выявлены особенности распределения химических элементов по площади дна, выделены зоны максимального накопления основных осадкообразующих и малых элементов. Показаны взаимосвязи между элементами.
Ключевые слова: донные отложения, впадина Дерюгина, Охотское море, распределение макро- и микроэлементов.
Б01: 10.7868/80016752513040079
ВВЕДЕНИЕ
В ряду основных морфоструктурных сооружений Охотоморского региона впадина Дерюгина считается одним из интереснейших геологических образований. Она относится к зонам позд-некайнозойской рифтогенной деструкции земной коры, отличается довольно активной современной флюидодинамикой, что и объясняет наличие рудной минерализации в осадочном чехле и на поверхности дна впадины. В первых рейсах НИС "Витязь" были выявлены аномально высокие содержания марганца в поверхностных окисленных осадках, при максимальной для всего Охотского моря мощности поверхностного окисленного слоя, а также повышенные содержания железа и некоторых металлов ^п, N1, V) [1, 2]. В пределах впадины ранее были изучены массивная баритовая минерализация, оксидные марганцевые металлоносные осадки, железо-марганцевые корки и конкреции, содержащие самородные металлы и интерметаллические соединения, марганцевые карбонаты и сульфиды [3—7].
В настоящей статье рассмотрены закономерности распределения в осадках группы редких и рассеянных элементов (Со, Сё, У, ЯЪ, Сз, 8е и др.), а также проведено обобщение ранее полученных сведений по макроэлементному химическому составу и распределению некоторых микроэлементов (Ва, Zn, N1, Мо, V и др.) с привлечением данных по новым станциям.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Фактическим материалом для исследования послужили пробы донных осадков из коллекции ТОИ ДВО РАН, отобранные дночерпателями, бокс-корером, малти-корером, гравитационными и гидростатическими трубками, и полученные драгированием в рейсах на НИС "Первенец" (1982 г.) [8], "Каллисто" (1983 г.), "Академик Несмеянов" (1993 г.), "Морской геофизик" (1980 [9] и 1989 гг.), "Академик Лаврентьев" (1996, 1998, 2002, 2006 и 2008 гг.) [10-12], ГС "Маршал Геловани" (1999 г.) [13], НИС "Профессор Хромов" (2003, 2004 гг.) [14]. Объектом исследований стали поверхностные пробы донных отложений (0-35 см) впадины Дерюгина (рис. 1).
Большая часть химических анализов осадков выполнена в лаборатории аналитической химии ДВГИ ДВО РАН. Матричные элементы определялись методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на спектрометре "iCAP 6500Duo" (Thermo Electron Corporation, США) с добавлением внутреннего стандарта раствора кадмия (концентрация 10-4 %). Остальные элементы определялись методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на квадрупольном масс-спектрометре "Agilent 7500 c" (Agilent Technologies, США) с использованием в качестве внутреннего стандарта 115In при конечной концентрации его в растворе 10-7 %. Правильность определения содержания элементов подтверждена анализом ГСО осадоч-
55
54
53
52 -с.ш
149 в.д.
Рис. 1. Карта-схема расположения станций отбора проб и некоторые элементы структурного районирования впадины Дерюгина и примыкающих районов. На врезке — местоположение района исследований. Прямоугольником выделен фрагмент, приведенный на рис. 2.
1 — структурно-тектонические зоны [15]: I — Центрально-Охотская система, II — Дерюгинская спрединговая рифто-генная система (Дерюгинский осадочный бассейн), III — Хоккайдо-Сахалинская складчатая кайнозойская система, IV — Северо-Сахалинский бассейн; V — Охотская позднемезозойская-раннекайнозойская складчатая система;
2 — шовные зоны, принятые в качестве границ структурно-тектонических зон (1 — Восточно-Сахалинская, 2 — Запад-но-Дерюгинская, 3 — Кашеваровская, 4 — Восточно-Дерюгинская);
3 — места отбора проб;
4 — район массивной баритовой минерализации (Баритовые горы).
ных отложений: ООПЕ 402 (ил кремнистый), ООПЕ 201 (ил вулканно-терригенный).
Определение содержания кремнезема выполнено методом гравиметрии, основанным на точном измерении массы малорастворимого кремне-содержащего соединения. Для разложения образца использовалось сплавление с безводным карбонатом натрия с последующим растворением плава в соляной кислоте и выделением коллоидной кремнекислоты. Для полного выделения по-
следней растворы выпаривались, осадки высушивались, прокаливались до постоянной массы и взвешивались. Далее после обработки фтористоводородной кислотой и отгонки летучих соединений кремния выполнялось повторное взвешивание. Разность первого и второго взвешивания соответствует содержанию кремнезема в навеске образца.
Содержание общего органического углерода определялось в лаборатории физико-химическо-
го анализа ТОИ ДВО РАН на анализаторе типа ТОС-VCpN с приставкой для сжигания твердых проб SSM-5000A фирмы "SHIMADZU" в лаборатории физико-химического анализа ТОИ ДВО РАН. В основу действия анализатора положен метод измерения поглощения инфракрасного излучения двуокисью углерода, образующейся при сжигании органических и неорганических соединений. Относительное стандартное отклонение при сжигании общего углерода составило 1.5%; неорганического углерода — 2.0%.
Графическая обработка результатов исследований проводилась в пакетах стандартных программ EXCEL, STATISTICA-6.0. Карты-схемы распределения элементов строились в пакете SURFER-9.
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ
Впадина Дерюгина расположена в северо-западной части Охотского моря. Она имеет субмеридиональное простирание при длине до 800 км и ширине от 120 до 250 км. Центральная часть опущена на глубину 1500—1800 м [16, 17]. Очертания впадины определяются подводным цоколем о. Сахалин, верхним уступом склона банки Кашеварова и склонами возвышенности Института океанологии, которые разграничиваются днищами желобов [5]. На востоке впадина переходит в серию узких (до 10—20 км) субширотных грабенов, образующих Восточно-Дерюгинский осадочный бассейн. На западе впадина Дерюгина отделяется от шельфа Северного Сахалина Шмидтовским подводным поднятием [18]. Мощность осадочного чехла в западной части впадины достигает 6—8 км, в восточной — уменьшается до 1—1.5 км. В центральной части впадины местами наблюдаются выходы фундамента на поверхность дна и резкое сокращение мощности чехла [19].
Газогеохимические исследования подтверждают активные гидротермальные процессы, протекающие во впадине: вдоль разломов в придонной воде отмечается высокое содержание метана, водорода, углекислого газа, гелия и сероводорода. На западном борту на глубине примерно 800 м в керне глинистых осадков обнаружены газогидраты, содержащие в основном метан [5, 11].
Район широкого развития аутигенной баритовой минерализации [20] приурочен к северо-восточной части впадины Дерюгина. Структурная позиция этого района определена по сейсмическим данным, выражена в гравитационном и фиксируется в магнитном полях. В соответствии с полем гравитационных аномалий участок баритовой минерализации располагается на окраине субширотного поднятия фундамента. Согласно количественным оценкам глубина погружения
фундамента здесь относительно окружающих поднятий составляет около 3 км. Депрессия сформировалась в узле пересечения разнонаправленных тектонических разломов, в связи с чем должна была иметь достаточно проницаемое для флюидов основание. Интенсивные магнитные аномалии свидетельствуют о насыщении ее разреза вулканогенными образованиями и о возможном наличии нескольких палеовулканических построек. На этой основе рассматриваемая структура по своему происхождению может быть отнесена к вулканогенно-осадочной [4].
Общая характеристика донных осадков
По гранулометрическому составу осадки представлены пелитовыми и алевропелитовыми кремнистыми и слабокремнистыми илами, которые на склоне о-ва Сахалин сменяются мелкоалевритовыми и алевритовыми, а затем терригенными песчаными осадками [8, 9, 21]. Обогащенность илов впадины аморфным кремнеземом связана с присутствием значительного количества створок диатомей, что отражает высокую биопродуктивность поверхностных вод. Наиболее высокая биопродуктивность отмечена на примыкающем шельфе и банке Кашеварова, однако большое количество терригенного материала, поступающего и накапливающегося на шельфе, а также снос легких створок диатомей в более удаленные глубоководные зоны приводят к наличию на шельфе слабокремнистых алевритов. Некоторое уменьшение содержания аморфного кремнезема приурочено к наиболее глубоководной центральной части впадины.
Зона с повышенным содержанием общего органического углерода (1.50—2.96%) протягивается вдоль западного склона впадины и приурочена к его подножию. В центральной и восточной частях впадины содержание органического углерода несколько ниже — в среднем 0.13—1.50% [9].
Концентрация карбоната кальция в поверхностных осадках впадины повсеместно низкая и не превышает нескольких процентов [22].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Общий химический состав поверхностного слоя донных отложений приведен в таблицах 1 и 2. Отмечается несколько станций с высоким содержанием химических элементов в осадках. На станции 29-103-2 в центральной части впадины Дерюгина обнаружены максимальные содержания марганца и молибдена. Осадки станции 39-29, расположенной на склоне северо-восточного шельфа о-ва Сахалина в районе газовых выходов, связанных с разрушением газогидратов [23], характеризуются высокими по сравнению с другими станциями концентрациями алюминия, желе-
Таблица 1. Координаты станций отбора проб донных осадков, содержание макроэлементов (%)
Номер станции Координаты А1 Fe с ^орг Са К № МБ Мп Т1
широта, сев. долгота, вост.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.