научная статья по теме ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВПАДИНЫ ДЕРЮГИНА ОХОТСКОГО МОРЯ Геология

Текст научной статьи на тему «ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВПАДИНЫ ДЕРЮГИНА ОХОТСКОГО МОРЯ»

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.

Показать целиком