ГЕОХИМИЯ, 2007, № 2, с. 216-223
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ПРОТОК
ДЕЛЬТЫ р. СЕЛЕНГА
© 2007 г. 3. И. Хажеева, А. К. Тулохонов
Байкальский институт природопользования СО РАН 670046 Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6 E-mail: zkhazh@binm.bsc.buryatia.ru Поступила в редакцию 15.07.2005 г.
Проведено исследование гранулометрического, минералогического состава донных отложений проток и распределения металлов во фракциях гранулометрического спектра осадков, а также по длине протоки дельты р. Селенга. Установлено, что в самой многоводной протоке Харауз карбонаты выпадают в твердой фазе, изученные металлы концентрируются в песчаной фракции. В малом водотоке Колпинная в донных отложениях накапливаются марганцевые окислы переменного состава, смесь коллоидальных или плохо раскристаллизованных минералов, из которых чаще всего встречается пиролюзит. Большинство изученных металлов концентрируются в пелитовой фракции.
Донные отложения - важнейший компонент аквасистемы, во многом определяющий ее состояние. Обладая значительной сорбционной емкостью, донные отложения (ДО) накапливают загрязняющие вещества (ЗВ). Важными характеристиками, определяющими ДО, являются вещественный и гранулометрический состав. Поэтому изучение природных и антропогенных факторов, определяющих пространственное распределение химических элементов, доступность их растениям, способность переходить в природные воды, актуально. Макро- и микроэлементный состав донных отложений в основном зависит от литологических и литохимиче-ских особенностей осадочных отложений, трансформации их современными процессами гипергенного преобразования и является результатом сложного процесса осадконакопления.
Дельта р. Селенга ( рис. 1) занимает значительную часть Усть-Селенгинской впадины к юго-востоку от озера Байкал и расположена в центральной сейсмически наиболее активной, интенсивно опускающейся части депрессии [1, 2]. Ее образование обусловлено тектоническим опусканием части Байкальской котловины и компенсирующей его аккумуляции терригенного и органического материала. Ведущая роль в формировании дельты р. Селенги принадлежит тектонической активности, поднятию и опусканию уровня вод оз. Байкал, процессам оседания и уплотнения грунтов, водной массе реки, ее твердому стоку и ветровому режиму. Являясь главной артерией оз. Байкал, Селенга строит дельту выдвинутой формы с многочисленными протоками, озерами, островами и береговым баром.
В дельте река разделяется на два наиболее крупные рукава (рис. 1). Ниже эти рукава еще не-
которое время сообщаются небольшими протоками, переток воды по которым осуществляется от правого (северного) рукава к левому (южному). От правого рукава влево отделяются небольшие протоки Галутай, Средняя и Колпинная. Еще ниже через 5-6 км также влево отходят протоки Северная и Средний Перемой. По правому краю дельты формируется одна из основных проток этой группы - Лобановская. В настоящее время большая часть стока (50-55% летом и до 90% зимой) по-прежнему осуществляется через левый край протоки Харауз, Левобережная, Галутай дельты. В правой части дельты наиболее многоводной остается протока Лобановская - около 30% стока реки в летний период и порядка 10% зимой. Через малые водотоки центральной части (протоки Колпинная и Средняя) проходит около 3% общего стока реки. С середины зимы и до весны эти протоки обычно перемерзают и сток здесь практически отсутствует [3, 4].
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектами исследования служили донные отложения устьев проток р. Селенги в дельте -створы Левобережная, Шаманка, Харауз, Галутай, Средняя, Колпинная, Северная, Лобановская и их верховья на входе в дельту - створы Мурзино, Ка-банск (рис. 1). Приведенные пункты наблюдения разделены на левобережную часть (Левобережная, Шаманка, Харауз, Галутай) юго-западного направления, центральную часть (Средняя, Колпинная, Северная) западного направления и правобережную часть (Лобановская) северо-восточного направления.
Основной объем экспериментальных данных получен авторами в совместных экспедициях с Лим-
Озеро Байкал
Рис. 1. Карта-схема дельты р. Селенга: 1 - Селенга-Кабанск, 2 - Селенга-Мурзино, 3 - Пр. Харауз-устье, 4 - Пр. Ло-бановская-устье, 5 - Пр. Колпинная-устье, 6 - Пр. Средняя-устье, 7 - оз. Заверняиха, 8 - Пр. Галута-устье, 9 - Пр. Га-лута, 10 - Селенга- о.Семеновский, 11 - Пр. Шаманка-устье, 12 - Пр. Северная- устье, 13 - Пр. Левобережняя- устье, (Пр.- протока).
нологическим институтом СО РАН. В 2001-2005 гг. было отобрано 278 проб ДО по акватории дельты р. Селенга. Вес каждой из проб составил около 1.5 кг. Отобранные образцы подвергались сушке в естественных условиях при температуре 22-25°С. При проведении рентгеновского анализа высушенные пробы были истерты в ступке резиновым пестиком. Для анализа гранулометрического состава каждая проба разделена ситовым методом на три группы: 1) 0.25-0.1 мм; 2) 0.1-0.01 мм; 3) менее 0.01 мм.
Минералогический анализ ДО дельты р. Селенги выполнялся по общепринятой методике [5, 6]. Исследовались песчано-алевритовые фракции (0.25-0.01 мм) как наиболее представительные по набору терригенных минералов и тонкопелитовые (<0.01 мм ) для выявления основных глинистых и других тонкодисперсных минералов. Песчано-алевритовые фракции осадков изучались иммерсионным методом с предельным разделением в тяжелых жидкостях (удельный вес 2.9 г/см) на легкую
и тяжелую подфракции, а тонкопелитовые - с помощью физико-химических методов (рентгено-структурный, термический и химический анализы).
Рентгеновский анализ проводили на дифрак-тометре "Advance" фирмы "Брукер" излучение Си-Ka. Концентрации элементов Fe, Mn, Pb, Си, Zn, Cr, Cd, Co, Ni, Ca, Mg определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии с пламенной атомизацией на спектрофотометре фирмы "SOLAAR". Для атомизации в пламени использовалась смесь ацетилен-воздух. Точность метода, оцениваемая по 10 измерениям стандартного образца с известными концентрациями металлов, составляет 5-15% для разных металлов. Погрешность концентрации элемента, оцениваемая по 10 измерениям стандартного образца, составляет 2-3%. Концентрации Si определяли колометри-ческими методами, погрешность 2-3%. Величины концентрации элементов приводятся для сухого веса ДО.
80 70 60 50 40 30 20 10 0
с. Кабанск
12 3
ш
я 100
с. Мурзино
март
май
октябрь
100 80 60 40 20 0
70 60 50 40 30 20 * 10
пр. Харауз
П 1 П 2
_г-11 —г!1ЛI ,—г!
#
И" и т с а
^
и
и н а
пр. Лобановская
р
и
И
о
О
ш
1
90 80 70 60 50 40 30 20 10
пр. Колпинная
[Л
март
май
июль октябрь
Рис. 2. Гранулометрический состав донных отложений на створе с. Кабанск, с. Мурзино, оз. Заверняиха. Условные обозначения фракций размерности: 1 - (0.25-0.1 мм), 2 - (0.1-0.01 мм), 3 - (< 0.01 мм).
ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИМ СОСТАВ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
Анализ ДО дельты проведен на основе классификации отложений водоемов [7]. При этом сохранялось определяющее значение в отложениях трех основных гранулометрических фракций: песчаная - фракция [1.0-0.1 мм] составляет более 70%; алевритовая - фракция [0.1-0.01 мм] не превышает 50-70%, фракция [<0.01 мм] - 30-50%; пе-литовая - фракция [0.1-0.0мм] - 30-50%, фракция [<0.001 мм] - 50-70%.
Гранулометрический состав ДО дельты р. Селенга сохраняет черты аллювиального генезиса. В целом распределение ДО в дельте по гранулометрическому составу обнаруживает довольно закономерное увеличение дисперсности осадков сверху вниз по протокам. Сезонные изменения гранулометрического состава ДО в устьях проток различны.
В период зимней межени на входе в дельту, когда скорости и расходы воды меньше, на дно оседают преимущественно частицы песчано-алеври-товой фракции. Наиболее отчетливо это проявляется в годовом распределенси фракций частиц
Рис. 3. Гранулометрический состав донных отложений проток Харауз, Колпинная, Лобановская. Условные обозначения фракций размерности: 1 - (0.25-0.1 мм), 2 - (0.1-0.01 мм), 3 - (< 0.01 мм).
гранулометрического состава ДО с. Мурзино и Кабанск (рис. 2). На указанном участке отмечается постепенное снижение транспортирующей способности реки, которое приводит к интенсивному оседанию грубых частиц, представляющих главным образом продукты размыва и перемыва русла. На выходе в устьях проток дельты наблюдается преобладание частиц алевритовой и пели-товой фракции (рис. 3). Периферия дельтовой области отличается сниженностью рельефа. Разветвление русла реки ведет к уменьшению несущей силы воды и ослаблению русловых процессов. Аккумулятивная деятельность проток, откладывающих песчаный аллювий, ослабевает. В полигенном осадке ДО пески становятся более сортированными и тонкозернистыми.
В период весеннего половодья в связи с большим поступлением продуктов водной эрозии и высокой мутности воды происходит интенсивное увеличение содержания крупных частиц. Летом в период интенсивного развития водной растительности фиксируется практически равное содержание частиц песчаной, алевритовой и пелитовой размерности (рис. 2, 3). По-видимому, это объясняется тем, что в период интенсификации продук-
ционных процессов в зарослях тростника и других гидрофитов происходит оседание большей части взвешенного материала, содержащего в основном грубодисперсные песчаные фракции. Преобладание тонкодисперсных частиц в ДО на выходе по протокам центральной (Колпинная, Средняя, Северная) и протокам левобережной части (Ха-рауз, Галутай, Левобережная) дельты связано с тем, что, с одной стороны, алевритово-пелитовые частицы водными массами переносятся на большие расстояния, с другой стороны, они более подвижны при взмучивании. В процессах выветривания они ведут себя по схеме: переход в подвижное состояние - "миграция" - вторичное осаждение. В малопроточных водотоках центральной части, а также в озере Заверняиха наблюдается преимущественное преобладание алевритово-пелитовой фракции во все фазы водного режима (рис. 2, 3).
В ДО протоки Лобановская вне зависимости от гидрологической фазы отмечается преобладание частиц песчаной фракции (рис. 3). Наблюдаемый факт можно объяснить влиянием ветров. В районе протоки Лобановская ветер северо
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.