научная статья по теме САПРОПЕЛИ: БОГАТСТВА СО ДНА ОЗЕР Науковедение

Текст научной статьи на тему «САПРОПЕЛИ: БОГАТСТВА СО ДНА ОЗЕР»

САПРОПЕЛИ: БОГАТСТВА СО ДНА ОЗЕР

Доктор геолого-минералогических наук Галина ЛЕОНОВА, кандидаты геолого-минералогических наук Владислав БОБРОВ и Анна БОГУШ, ' младший научный сотрудник Антон МАЛЬЦЕВ, Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН

Сапропель (с греч. — «гниющий ил») — вещество преимущественно биологического происхождения. Эти донные отложения, являющиеся ценным сырьем для разнообразного применения в сельском хозяйстве, промышленности, медицине, давно привлекают внимание исследователей, но, к сожалению, пока широко не используются из-за недостаточной изученности их месторождений, условий формирования, генезиса, классификации и химического состава.

В ЛАБОРАТОРИИ ПРИРОДЫ

Благоприятные места для образования сапропе-лей — стоячие или застаивающиеся водоемы, т.е. озера или пруды, старицы медленно текущих рек, спокойные участки морского побережья. Исходным материалом при этом служат остатки планктона, бентоса (организмов, обитающих на дне и в грунте), водорослей, макрофитов (водных растений), а

также поступающие с водосбора органические (гумусовые) и неорганические минеральные (глина, песок) вещества. Преобразование их в сапропель происходит под воздействием биохимических, микробиологических, механических и физико-химических процессов.

Генетически сапропелям близки торфы, но первые отличаются своей тонкой структурой. Суще-

ствуют также биогенные отложения, переходные между ними — торфянистые сапропели: они характерны для неглубокой зарастающей макрофитами литорали (прибрежной зоны) озер и содержат значительное количество остатков не вполне разложившейся высшей водной и наземной растительности. Известный отечественный специалист в области биостратификации доктор биологических наук Нина Кордэ в монографии, опубликованной в 1960 г., типизируя сапропели, выделяет содержащие свыше 50% органики и обедненные (5—50% от состава).

Большое значение в образовании органического вещества сапропелей имеет фито- и зоопланктон — совокупность мелких растительных и животных организмов, обитающих в толще воды. Но для того, чтобы та или иная их систематическая группа приняла заметное участие в формировании органогенных осадков, она должна, во-первых, иметь условия для нормального развития в водоеме, во-вторых, сохраняться в донных отложениях в виде неразложившейся органики, хитиновых покровов, кремниевых или карбонатных створок и пр. Разнообразие видов планктонных организмов, а также массовое развитие индивидуумов какого-то одного вида может характеризовать определенные физико-химические условия среды данного водоема. Так, синезеленые водоросли (цианофицеи) развиваются

в аэробной среде теплых и неглубоких озер с повышенным содержанием органики и образуют циа-нофицейные сапропели, богатые неразложившим-ся органическим веществом. По данным одного из авторов данной статьи Галины Леоновой именно они формируются в настоящее время, например, в двух малых озерах Прибайкалья и Забайкалья — Духовом и Котокеле.

Наряду с планктоном большую роль в образовании органического вещества озерных сапропелей играют макрофиты (уруть, рдесты, наяда и др.), присутствующие в литорали или покрывающие всю поверхность дна неглубоких озер, тем самым превращая его в своеобразный подводный луг.

Формирование сапропелей, впрочем, как и торфа, по мнению немецкого палеоботаника и геолога Генри Потонье, высказанному более века назад, требует длительного времени, что подтвердили и современные инструменты анализа. Так, датирование озерных отложений сибирского региона радиоуглеродным методом (по изотопу 14С), выполненное кандидатом геолого-минералогических наук Любовью Орловой (Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН), показало, что они накапливались на протяжении голоцена (и 12 000 лет) — в целом это эпоха повышенного увлажнения. В исследованных нами озерах Западной Сибири сапропели начали формироваться в разное

Карта-схема опробованных малых озер Западной и Восточной Сибири.

время: например, в о. Кирек (Томская область) — в начале указанной эпохи (10 700 лет назад), в озерах Минзелинское, Большие Тороки и Белое (Новосибирская область) — в среднем голоцене, соответственно 6700, 6600 и 3400 лет назад. В целом скорости их накопления в озерах сибирского региона в XX в. оценены одним из авторов данной статьи Владиславом Бобровым на основе датирования возраста верхних 10-см слоев сапропеля по изотопам 37Сб и 210РЬ. Как выяснилось, они довольно низкие и изменяются в пределах 0,7—1,5 мм/год, например, в о. Белом и 0,7 мм/год, в о. Кирек и 1,0 мм/год, в озерах Очки и Духовое (Прибайкалье и Забайкалье) и 0,8 и и 1,5 мм/год соответственно.

ДВА АСПЕКТА

Отметим, что донные органогенные осадки накапливаются в большинстве озер гумидной зоны Земли и в некоторых морях (Средиземном, Черном и др.), а потому являются объектом фундаментальных и прикладных исследований во всем мире. Теоретический интерес к ним обусловлен предположением ряда ученых, что сапропелевые отложения дали в геологическом прошлом материал для образования углеродистых осадочных пород — черных и горючих сланцев, палеозойских матовых углей, битуминозных глинистых сланцев. По мнению отечественного палеоботаника члена-корреспондента АН СССР Михаила Залесского, скопления зеленых (протококковых) водорослей стали основой формирования древних биолитов — Черемховского сапропелевого угля «черемшита» и угля Касьяновского месторождения «касьянита» (Иркутская область). Большинство специалистов, поддерживающих гипотезу органического происхождения нефти, полагают, что исходной основой для ее образования служил планктон, обеспечивавший наибольшую биопро-

дукцию в морских палеобассейнах. Древние отложения подобного рода рассматриваются сторонниками этой гипотезы как нефтематеринские свиты, к таким относится, в частности, баженовская свита в Западной Сибири, органическое вещество которой представлено почти исключительно сапропелевым планктоногенным материалом.

Академик Алексей Конторович (Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофи-мука СО РАН) в своих работах констатирует, что количество биогенного кремнистого и углеродистого (планктоно- и бактериогенного) материала в разрезах баженовской свиты в центральной части бассейна превышает 50%. В составе отложений куонамской свиты кембрия на востоке Сибирской платформы (морские сильнобитуминозные отложения нижнего-среднего кембрия), по данным доктора геолого-минералогических наук Фабиана Гурари (Сибирский НИИ геологии, геофизики и минерального сырья), также преобладает планктоноген-ное органическое вещество.

Стратиграфию разрезов озерных сапропелей, сформировавшихся в период голоцена, специалисты используют в теоретических палеореконструк-циях отклика водных экосистем на изменения климата. Подобные исследования проводят в Прибайкалье и Забайкалье доктор геолого-минералогических наук Сергей Кривоногов (Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН) и доктор биологических наук Елена Безрукова (Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН).

В прикладном аспекте озерные сапропели издавна привлекали внимание ученых и практиков как ценное органическое и органо-минеральное сырье для различных отраслей экономики. Нина Кордэ в монографии «Биостратификация и типология русских сапропелей» приводит краткий исторический

Буровая установка готова к бурению скважины на озере Котокель, где был получен керн длиной 14 м.

обзор изучения и использования этих донных осадков, начавшегося в конце XIX — начале XX в. Так, в 1919 г. в Российской академии наук был создан Сапропелевый комитет при Комиссии по изучению производительных сил, которым за последующие 12 лет был выполнен большой объем научно-исследовательских и прикладных работ по применению сапропелей в сельском хозяйстве, ветеринарии, отраслях промышленности, медицинской практике и бальнеологии. В 1931 г. в Ленинграде была организована Сапропелевая лаборатория, положившая вместе с Биогеохимическим отделом АН СССР начало Сапропелевому институту, изучавшему условия генезиса и возможности химико-технологического использования этого сырья. На его базе в 1934 г. был создан Московский институт горючих ископаемых АН СССР. И только открытие и разработка богатых нефтяных месторождений Сибири приостановили в нашей стране развитие химической переработки сапропелей. Правда, в настоящее время интерес к ним возродился.

ОТ УДОБРЕНИЙ ДО ЛЕКАРСТВ

Области же применения этих органогенных осадков и продуктов их переработки очень широки. Перечислим хотя бы часть из них. Из сапропелевых отложений производятся высококачественные органоминеральные удобрения, пригодные для всех типов почв и видов растений с целью увеличения содержания в почве гумуса, азота и микроэлементов. Сапропели повышают плодородие почвы, улучшают ее механическую структуру, снижают избыточную кислотность, увеличивают содержание в почве подвижных форм фосфора и калия.

Урожайность зерновых, овощей и корнеплодов после внесения этого натурального биостимулятора возрастает на 40—50%. Удобрения на такой основе обладают рядом преимуществ по сравнению, например, с компостами животного происхождения, поскольку не содержат семян сорных растений, не заражены болезнетворными бактериями и флорой. В отличие от многих химических удобрений экологически чистый сапропель не оказывает вредного токсичного воздействия на людей и животных, а наоборот, сокращает содержание нитратов, нитритов, солей, тяжелых металлов. Благодаря замедленной растворимости биоактивных веществ обеспечивает сбалансированное питание растений всеми биогенными элементами.

Перспективны сапропели и для минимизации вредного влияния отходов промышленных производств на почвы. Содержащиеся в органогенных осадках гуминовые кислоты образуют прочные соединения с ионами металлов и, следовательно, служат мощным геохимическим барьером для потенциально опасных веществ.

Применяются сапропели и в виде минерально-витаминных добавок в комбикорма, а также при получении гранулированных их видов на основе травяной муки, выполняя при этом связующую роль и выступая антиокислителем биологиче

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