ОКЕАНОЛОГИЯ, 2014, том 54, № 3, с. 378-395
МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
УДК 551.465
СОСТАВ ОБЛОМОЧНЫХ МИНЕРАЛОВ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДОННЫХ ОСАДКОВ КАСПИЙСКОГО МОРЯ
© 2014 г. Н. В. Козина, А. Н. Новигатский
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва e-mail: kozina_nina@bk.ru Поступила в редакцию 18.11.2013 г.
Проведено исследование минерального состава тяжелой и легкой подфракций современных донных осадков Каспийского моря. Концентрация минералов по площади Каспийского моря позволила выделить на его акватории 9 терригенно-минералогических провинций. На основании минерального состава тяжелой подфракции донных осадков установлены основные источники поставки обломочного материала. Распределение терригенных минералов по площади дна в современных донных осадках Каспийского моря зависит от источников обломочного материала, устойчивости и флотационных свойств минералов, морфологии дна и гидродинамических условий.
DOI: 10.7868/S0030157414030058
Изучение минерального состава современных донных осадков является одним из приоритетных направлений в исследовании процессов осадко-накопления в морях и океанах и позволяет более детально познать процессы современного осадкообразования. Минералогические исследования, которые характеризуют вещественный состав осадков, дают возможность выяснить особенности распределения минеральных видов по площади бассейна, выделить терригенно-минералогиче-ские провинции и установить их связь с основными источниками поступления обломочного материала, а также определить влияние гидродинамического режима в бассейне [34—36]. В данной работе приведен анализ минералов крупноалевритовой подфракции современных донных осадков Каспийского моря с дальнейшим определением питающих провинций и путей переноса осадочного вещества.
Активные исследования осадков и водной толщи Каспийского моря начались в 20-х годах прошлого века. Исследования проводили
A.Д.Архангельский, А.Ф. Носов, Н.М. Страхов, М.В. Кленова, С.В. Бруевич, В.П. Батурин и Е.К. Копылова, И.А. Преображенский и С.Г. Саркисян [9, 14, 15, 23, 24, 42, 50, 51]. Наибольший вклад в познание закономерностей осадконакопления Каспийского бассейна внесли
B.П. Батурин, С.В. Бруевич и Н.М. Страхов. Так, Н.М. Страхов, опираясь на исследования предшественников, дал анализ осадконакопления в Каспийском море, продвинул геохимические исследования [50, 51]. М.В. Кленовой исследовались дельта реки Волга и Северный Каспий с целью прогноза тех изменений, которые могут про-
изойти в связи с падением уровня моря. В результате этих исследований была предпринята попытка изучения геологического строения и процессов образования осадков и рельефа дельты р. Волга [24]. М.В. Кленова с соавторами охарактеризовали геологическое строение подводного склона Каспийского моря [23]. С.В. Бруевич впервые описал стратификацию вод Каспийского моря, охарактеризовал солевой состав, оценил распределение биогенных компонентов в водной массе, рассчитал влияние речного стока на геохимию водоема, вычислил баланс поступления и расхода различных компонентов [14, 15]. В.П. Батурин впервые рассмотрел Каспийское море как единую область седиментации. Им была описана водосборная площадь Каспия и оценена деятельность впадающих в него рек. Кроме того, В.П. Батурин обосновал новую классификацию современных донных осадков данной акватории [7—9].
В 50-х годах прошлого столетия литологию и геохимию каспийских осадков исследовали Алексина, Арутюнова, Пахомова и Горшкова [1, 2, 5, 6, 11, 19, 43].
В 60-70-х годах прошлого века литолого-гео-химические исследования Каспийского моря проводили Лебедев, Маев, Кулакова, Куприн, Багиров, Брусиловский, Гурский, Туровский, Бордовский, Хрусталев [12, 13, 26—28, 49, 52]. Большой вклад в изучение донных осадков Каспийского моря внесли Лебедев, Маев [29, 30, 40]. Отдельного упоминания заслуживает Ю.П. Хрусталев, который очень подробно изучил Северный Каспий и его современное осадконакопление [54—56].
В 90-х годах ХХ века, опираясь на предшествующие исследования, В.Н. Холодов систематизировал накопленные данные по Каспийскому морю и представил это в виде статей и коллективной монографии [37, 53].
В конце 90-х XX века и начале 2000-х пристальное внимание привлекают работы А.А. Свиточа и Т.А. Яниной, которые особое внимание уделяют палеогеографии, палеореконструкции Каспийского бассейна, колебаниям уровня моря [47, 48, 57].
С 2008 г. появилась возможность комплексного исследования Каспийского моря Институтом океанологии им. П.П. Ширшова РАН. Исследования проводились в рамках Программ Президиума РАН "Система Каспийского моря", руководитель академик А.П. Лисицын [3, 4, 25, 31—33, 38, 39, 41, 44-46].
Минеральный состав тяжелой подфракции донных осадков Каспийского моря изучался Батуриным [7, 8], Кленовой [23, 24], Алексиной [1, 2], Арутюновой [5, 6] и Хрусталевым [54, 55]. Однако минеральный состав Среднего и Южного Каспия до сих пор недостаточно изучен. Целью данной работы является количественная оценка минералов тяжелой подфракции, определение минеральных ассоциаций поверхностных донных осадков Каспийского моря, питающих провинций и путей переноса вещества в бассейн на основе новых данных.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ
Каспийское море является крупнейшим внут-риконтинентальным озером, которое не имеет связи с океаном, но, тем не менее, обладает особенностями осадконакопления, свойственными морским водоемам [55].
Характерная особенность Каспийского моря -это его питание как за счет гумидных, так и аридных областей. Рельеф областей суши, примыкающих к Каспийскому морю, очень разнообразен [29, 58]. С севера Каспийское море расположено в основном в пределах большой плоской и слабо расчлененной аллювиальной равнины и включает в себя бассейны рек Волги, Урала, Эмбы. Волга — основная питающая артерия Каспийского моря. Западная часть Каспия изрезана реками, дренирующими горную часть Кавказа. Восточная часть — это бессточная область, которая полностью занята пустынями. Аридные области восточного района являются источником большого количества эолового материала (аэрозолей) [53, 55].
С точки зрения геоморфологии, Каспийское море делится на три части. Северный Каспий, средняя глубина которого не превышает 10 м. Для всей северной части Каспийского моря типичен эрозионный рельеф, который постепенно вырав-
нивается осадконакоплением. Средний Каспий, который имеет вид глубоководной впадины. В его средней части расположена Дербентская котловина с максимальной глубиной 770—780 м. Южный Каспий представляет собой впадину (Южную) с максимальной глубиной 1025 м [16, 18, 22].
Замкнутость водоема, поступление большого количества терригенных веществ, изменяющиеся гидрологический и гидрохимический режимы делают Каспий интересным объектом исследований при выяснении закономерностей современного осадконакопления.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Пробы для изучения минерального состава были получены в ходе экспедиций в 2008, 2010 и 2012 гг. на НИС "Рифт", а также в 2013 г. на НИС "Никифор Шуреков" (рис. 1, табл. 1). Поверхностные пробы (0—3 см) отбирались с помощью бокскорера и мультикорера (Mini Muc K/MT 410 производства "KUM"). На судне делалось литоло-гическое описание осадков и описание смер-слайдов [10].
Всего было проанализировано более 70 проб. Поверхностные донные осадки были разделены до фракции 0.1—0.05 мм, которая является наиболее информативной для исследования минералов тяжелой подфракции. Проба крупноалевритовой размерности (0.1—0.05 мм) разделялась на легкую и тяжелую подфракции при помощи тяжелой жидкости бромоформ (плотностью 2.89 г/см3). Минералы тяжелой подфракции закреплялись на стеклянные пластинки с помощью канадского бальзама (n = 1.55) и изучались под оптическим микроскопом. В каждой пробе подсчитывалось порядка 400 зерен. Содержание каждого минерала высчитывалось как процент от общего количества зерен минералов, определенных в пробе. По отдельным образцам были сделаны параллельные анализы в иммерсионных жидкостях, чтобы проверить достоверность данных.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Одним из результатов работы стала карта концентраций выхода тяжелой подфракции (рис. 2). В Северном Каспии концентрация выхода тяжелой подфракции наиболее высокая и составляет более 2%. В глубоководных впадинах Среднего и Южного Каспия выход тяжелой подфракции минимальный — менее 1%. Такое распределение выхода тяжелой подфракции закономерно связано с распределением литологических типов донных осадков. Максимальные концентрации выхода тяжелой фракции присущи пескам, средние кон-
°с.ш. 47
46 -
45 -
44
43 -
42 -
41
40
39 -
38 -
37
36
1306
*Ш0
' ' " . ■ 4130 4129 4128 3901 3920 351
035113543
3
28
3904 2505
3906 • 4120 1
3541
3507 3907 243 3909 _
' ■ • * 1323 3908 и1339
321 1326 358 3911 3725328 31531264106 358 3911 325 346 349351
3919
9 1327 360 ,,,363 1328 • К
120 115
3915 3914
264 71
4109
164 -. 3917411!^
89
1
7-1 ^ уЩ.
1336
79 13361335
1334
/ / 7 . В
I I I I I I I I I I I
44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56
°в.д.
Рис. 1. Карта станций.
центрации — алевритам, а минимальные — пели-товым илам.
Донные отложения Каспийского моря характеризуются полиминеральным составом и являются сложными в литолого-минералогическом отношении образованиями [54]. Алевритовую фракцию современных отложений образуют минеральные компоненты двух групп: терригенные и аутигенные. Терригенные минералы составляют основу алевритовой фракции и представлены более чем 30 компонентами. Среди аутигенных минералов выделены пирит, гипс и карбонат кальция.
Рудные минералы (ильменит, магнетит, гидроокислы железа) — это наиболее распространенные минералы в тяжелой подфракции донных осадков дельты р. Волга и Северного Каспия. В
аллювии р. Волга содержание ильменита более 25% (рис. 3). Ильменит является основной составной частью тяжелой фракции выносов р. Волга. Он обладает высоким удельным весом, поэтому максимальные концентрации можно наблюдать вблизи основных источников терриген-ного материала, в Северном Каспии. По мере удаления от основных источников его
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.