ГЕОХИМИЯ, 2003, № 4, с. 459-464
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
НАКОПЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ДОННЫМИ ОСАДКАМИ ЯПОНСКОГО МОРЯ (НА ПРИМЕРЕ РАЗРЕЗА ВЛАДИВОСТОК-НИИГАТА)
© 2003 г. Д. М. Поляков
Тихоокеанский океанологический институт ДВО РАН 690041 Владивосток, ул. Балтийская, 43 Поступила в редакцию 13.03.2002 г.
Питание Японского моря осадочным материалом осуществляется как путем привноса взвешенного и растворенного материала с речным стоком, течениями, так и за счет волновой, ледовой абразии и вулканизма [1, 2]. Первично терриген-ные осадки по мере поступления в Японское море претерпевают трансформацию химического состава путем разбавления вулканокластическим и биогенным материалом [1].
Существенное влияние на поставку терриген-ного материала оказывают воды Цусимского течения, несущие значительное количество взвешенных частиц. Это же течение влияет на распределение донных осадков в южной и юго-восточной частях Японского моря. Аналогичное действие оказывает Приморское течение в северной части моря [3-5].
Для познания общих закономерностей осадко-накопления в последние годы значительное внимание уделяется геохимии современных осадков [6, 7]. Это способствует пониманию таких вопросов, как формы миграции химических элементов, их накопление в осадочных породах и роли раннего диагенеза.
Изучению закономерностей распределения химического состава и содержания следовых металлов в донных осадках различных морей посвящено большое количество работ, их краткий обзор дан [8]. Одними из первых сообщений, рассматривающих этот вопрос применительно к донным осадкам Японского моря, были работы [8-11]. Настоящая статья продолжает это направление. Целью данного сообщения является изучение пространственно-временной изменчивости основного химического состава и концентрации следовых металлов в донных осадках и причин их определяющих.
Данная работа является частью программы по исследованию окружающей среды Японского моря, выполненной Тихоокеанским океанологическим институтом ДВО РАН совместно с Агентством по окружающей среде Японии в рамках межпра-
вительственного соглашения о сотрудничестве в области охраны окружающей среды.
МЕТОДИКА
Исследовались пробы донных осадков, отобранные на разрезе Владивосток - Ниигата (рис. 1) в сентябре 1995 г. Геологические условия в восточной и западной частях этого профиля резко отличаются, что сказывается на вещественном составе донных осадков и концентрации следовых элементов. Главным образом они определяются различным составом терригенного материала, поступающего с материковой и островодуж-ной части и высокой эндогенной активностью.
Донные осадки отбирались бокс-корером. Пробы толщиной 2-3 см для геохимического анализа брались непрерывно вдоль всего монолита осадка и помещались в полиэтиленовые пакеты.
Силикатный анализ проб осадков выполнялся химическим методом [12]. Определение содержаний Бе, Мп, 2п, Си, N1, РЬ осуществлялось атомно-абсорбционным методом с предварительным разложением проб [13, 14]. Ошибка измерения не превышала 5% для всех определявшихся металлов.
Статистическая обработка результатов исследований проводилась в пакете программ "БТАТвКАРН".
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Распределение макро- и микроэлементов в поверхностном слое осадков
Под поверхностным слоем донных отложений нами понимается верхний горизонт мощностью до 4 см.
Вещественный состав осадков на изученном профиле и его вариации в поверхностном слоев в целом соответствуют выявленным ранее закономерностям распределения донных осадков в Японском море [2, 3]. Осадки шельфовой станции Я-10 сложены песками, а на поверхности - заиленными алевритовыми песками. В глубоководных райо-
Рис. 1. Положение станций отбора проб донных осадков на субширотном профиле Владивосток-Ниигата в Японском море.
нах преобладают глинистые и биогенно-глинис-тые осадки. Подробное описание литологическо-го и вещественного состава донных отложений, изученного профиля, дано в [15].
Поверхностный горизонт исследованных осадков на всех станциях представлен окисленным слоем. О его мощности можно судить по коричневой окраске. Для осадков ст. Я-1 он составил 1 см, для ст. Я-5 - 4 см, для ст. Я-3 - 5 см, а на ст. Я-2 достигает 15 см.
Анализ распределения диоксида кремния на исследуемом профиле показал постепенное уменьшение его содержаний от осадков шельфа Приморья (73.5% на ст. Я-10) к побережью о. Хонсю (58% на ст. Я-1) с наименьшими значениями (50% на ст. Я-3) на возвышенности Восточный Ямато (табл. 1) и котловине Хонсю (54% на ст. Я-2). Вторая по величине компонента химического состава А1203 распределена следующим образом: ст. Я-10 -12.7%, ст. Я-1 - 13.9%, ст. Я-3 - 9.2%, ст. Я-5 - 13.47 и ст. Я-2 - 14.4%. Наибольшие содержания А1203 в осадках ст. Я-2 (котловин Хонсю) могут свидетельствовать о присутствии там глинистого наиболее тонкодисперсного материала.
Иную картину представляет распределение концентраций Бе203 в осадках изученного профиля.
Она имеет ярко выраженный двугорбовый характер, что свидетельствует о том, что наибольшие концентрации железа (4.36% и 4.49%, соответственно) свойственны осадкам котловины Хонсю (ст. Я-2) и Центральной котловины (ст. Я-5). Наименьшие содержания этого элемента (1.82%) соответствуют осадкам шельфа Приморья.
Накопление химических элементов в донных осадках Японского моря связано с терригенным осадкообразованием и подчиняется законам механической дифференциации [6, 7]. Железо, поступающее в море, находится в двух фазах: твердой (обломки пород и минералов) и растворенной. Твердая составляющая представлена песчано-алевритовыми и пелитовыми частицами. Железо, связанное с песчано-алевритовой фракцией, соответствует минеральному составу фракций. Пе-литовая составляющая твердой фазы, обладая значительной адсорбционной способностью, добавляет Бе из раствора к железу, присутствующему в составе пород и минералов. Благодаря этому в осадках станций Я-2 и Я-5, представленных глинистыми и биогенно-глинистыми [15] отложениями, содержание валового железа - наибольшее.
Аналогично железу происходит распределение марганца. Причем двугорбовый характер выра-
Таблица 1. Химический состав донных осадков на разрезе Владивосток-Ниигата
Станции &О2 Т1О2 А12О3 Ре2О3 МпО MgO СаО К2О №а2О
Я-1* 57.5 0.64 13.91 3.81 0.13 1.57 1.47 2.39 4.06
Я1** (п = 8) 58.96 0.62 12.88 3.68 0.05 1.43 1.81 2.22 3.97
Я-2* 56.56 0.49 14.65 4.36 0.086 1.8 0.9 2.19 3.76
Я2* (п = 9) 56.99 0.57 15.1 4.3 0.47 2.43 1.71 2.28 3.8
Я-3* 50.8 0.45 9.15 3.03 0.2 1 13 2.1 3.1
Я3* (п = 5) 50.97 0.45 10.34 2.88 0.11 0.7 12.55 2.21 3.08
Я-5* 65.84 0.45 13.47 4.49 0.2 0.52 1.09 3.27 4.2
Я5* (п = 9) 61.69 0.51 14.05 4.52 0.45 1.3 1.13 2.96 4.21
Я-10* 73.47 0.39 12.69 1.82 0.012 0.84 1.57 2.82 2.86
* Поверхностный слой донных осадков. ** Среднее содержание элемента по всей длине колонки.
Таблица 2. Содержание тяжелых металлов в донных осадках на разрезе Владивосток-Ниигата
Станции Бе, % Мп, мкг/г 7п, мкг/г Си, мкг/г №, мкг/г РЬ, мкг/г
Я-1* 2.8 750 60 33 38 31
Я1** (п = 8) 2.59 351.3 65.3 32.3 37.8 29.6
Я-2* 2.5 2380 90 41 70 30.5
Я-2** (п = 10) 3.3 2710 89.7 39.9 54.2 28.4
Я-3* 3.2 1420 55 24.5 35 27
Я3** (п = 5) 2.6 842 49.5 25.3 40.6 24.2
Я-5* 3.5 1180 170 23 17.5 16.5
Я-5** (п = 9) 2.7 1365.6 174.7 30.9 41.1 26.4
Я-10** (п = 1) 1.25 250 105 11 26 20
* Поверхностный слой донных осадков.
** Среднее содержание элемента по всей длине колонки.
жен значительно более отчетливо. Если в осадках станций Я-1 и Я-10 содержание МпО равно 0.13% и 0.012%, соответственно, то на станциях Я-2 и Я-5 ее значения равны 0.25% и 0.20%, соответственно. Наибольшие концентрации марганца в осадках станций Я-2 и Я-5 связаны с его высокой геохимической подвижностью в процессе седи-ментогенеза и интенсивным перераспределением на ранних стадиях диагенеза [16].
Распределение концентраций титана и магния, выявленные на исследуемом профиле - обратны содержанию БЮ2. Если на шельфе Приморья (ст. Я-10) содержание этих элементов 0.35% и 0.84%, соответственно, то на шельфе о. Хонсю (ст. Я-1) они значительно возрастают до 0.64% и 1.57%, соответственно. По данным [8] в донных осадках прилегающих к островодужной провинции концентрация магния также выше, чем в осадках материкового шельфа. Магний - элемент, поступление и поведение которого в донных осадках исследовано менее всего [6]. Приуроченность
наибольших концентраций титана к осадкам островодужной провинции, возможно, связана с нахождением его в составе титаносодержащих минералов [17], в частности железистых минералов, на что указывает полученная нами четкая зависимость распределения титана от распределения в осадках железа. Аналогичная связь показана для осадков Балтийского моря [18]. Судя по полученной нами корреляции М§О с ТЮ2, Ре2О3, А12О3 (коэффициент корреляции -0.94, 0.89, 0.76), магний сосредоточен в тонкодисперсной фракции.
Кроме указанных выше элементов в донных осадках профиля изучено распределение металлов - 2п, Си, N1, РЬ (табл. 2). Наибольшие их содержания приурочены к осадкам глубоководных котловин Японского моря. Самые значительные концентрации Си и № характерны для осадков станции Я-2, что связано с накоплением там наиболее тонкодисперсного материала. Цинка больше всего содержится в осадках ст. Я-5, что вероятнее всего связано с выходом пеплового прослоя
на поверхность осадка [4]. Наименьшие содержания свинца приурочены к поверхностным осадкам станций Й-5 и Я-10 (16.5 мкг/г и 20 мкг/г, соответственно). Наибольшие его концентрации (31 мкг/г) отмечены в осадках станций Я-1 и Я-2, расположенных вблизи Японских островов.
Распределение макро- и микроэлементов в толще донных отложений
В этом разделе рассмотрено распределение содержания компонент основного химического состава и следовых металлов по глубине осадка для каждой из исследованных колонок.
Макрохимический состав осадков (БЮ2, А1203, Бе203, Мп0) свойственен каждой из индивидуально исследованных колонок. Наименьшие средние содержания указанных элементов приурочены к осадкам возвышенности Ямато (ст. Я-3), где накапливаются алеврито-пелитовые отложения с примесь
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.