Геохимия литогенеза: Сыктывкарский форум – 2014 | Lithology.Ru - Литология.РФ :

Геохимия литогенеза: Сыктывкарский форум – 2014

Сборник тезисов совещания в формате pdf, 22 Mb

Всероссийское совещание с международным участием «Геохимия литогенеза» состоялось 17–19 марта 2014 г. в Сыктывкаре. На совещании было представлено более сотни докладов, охвативших практически все современные аспекты геохимии литогенеза.

Известно, что геохимические особенности осадочных пород всегда несут ту или иную информацию о происхождении этих пород – и не только о фациях седиментогенеза (как это мыслилось на заре исследований в 1960–70-е гг. [31]), но и в более общем смысле – о процессах литогенеза в широком понимании, т. е. включая в литогенез процессы выветривания, мобилизации, переноса, седиментации, диагенеза, катагенеза и, наконец, рециклизации.

В нашей стране базовые понятия геохимии литогенеза были выдвинуты А. Е. Ферсманом (введшим в геохимию представление о зоне гипергенеза); Л. В. Пустоваловым, разрабатывавшим учение о геохимических фациях седиментогенеза; Н. М. Страховым, заложившим фундамент геохимии диагенеза и внедрившим в отечественную литологию методы определения обстановок седиментации и диагенеза по формам железа и серы; А. Г. Коссовской, сделавшей важные открытия в геохимии катагенеза, А. Б. Роновым, создавшим основы литохимии.

В дальнейшем основополагающие концепции наших корифеев геохимии и литологии развивались десятками их прямых последователей, а также трудами многих других геологов и геохимиков, изучавших месторождения полезных ископаемых – железных и марганцевых руд, бокситов, фосфоритов, руд цветных, редких и радиоактивных металлов. Особое развитие геохимия литогенеза получила в результате широкого развертывания исследований осадков Мирового океана и внутренних морей: работы И. И. Волкова, Ю. И. Гурского, Г. Н. Батурина, фундаментальные разработки А. П. Лисицына и его учеников и соратников [3–7; 10–22; 24; 29; 41]. В последние годы благодаря трудам А. В. Маслова и его уральских, петербургских и сибирских коллег мощное развитие получила геохимия докембрийских осадочных пород и их аналогов – параметаморфитов. Наконец, исключительное развитие получила изотопная геохимия – в связи с разработкой массовых, экспрессных и недорогих методик изотопного анализа.

Итак, к настоящему времени накоплено колоссальное количество литолого-геохимической информации, касающейся всех стадий и процессов литогенеза. Хотя эта информация отчасти обобщена в серии монографий, в том числе в книге «Геохимические индикаторы литогенеза (литологическая геохимия)» [34], информация такого рода продолжает лавинообразно нарастать. В частности, в литературе непрерывно появляется множество новых данных, полученных в «океанской», «нефтяной» и «рудной» геологии и геохимии.

Накопленные данные нуждаются в широком обсуждении, осмысливании и обобщении, что и предполагалось сделать на Сыктывкарском совещании-2014. Можно считать, что замысел этого научного форума полностью оправдался: в сообщениях были охвачены практически все аспекты геохимии литогенеза, но с особым упором на две темы: седиментологию океана и «модную»1 тему флюидного литогенеза, представленные двумя дюжинами докладов, что вместе с родственными по тематике другими 10–12 сообщениями составило не менее 30 % от общего числа докладов.

 

1 В науке, как и во всем остальном, тоже существует своя мода. Например, в современной тектонике модной является тема движения литосферных плит и внутриплитных мантийных плюмов, а в минералогии – тема нано- и микроминералогии

 

Представленные доклады образуют следующие тематические группы.

1. Вопросы методики анализов и статистической обработки литолого-геохимической информации

Этот тематический блок представлен восемью докладами.

В области органической геохимии в сыктывкарском Ин-те геологии Д. А. Бушневым и его сотрудниками начаты исследования процессов катагенеза органического вещества горючих сланцев на атомном уровне – с помощью спектроскопии ядерно-магнитного резонанса, так называемого метода 1Н-13С HETCOR, отражающего взаимодействие между протонами и атомами углерода. Сигнал взаимодействующих протонов 1Н и 13С называется кросс-пиком. Выяснилось, что при лабораторном прогреве пород доманика до 325 °С произошли изменения на структурно-атомном уровне: часть алкил-замещенного углерода трансформировалась в углерод межциклический. Сравнение этих данных экспериментального прогрева с природными (т. е. с образцами доманика, находящимися на разных стадиях термального катагенеза органического вещества) позволяет сделать нетривиальные выводы. Впрочем, оценивать значимость этих результатов пока преждевременно, поскольку такие исследования находятся еще в самом начале.

Профессор Ю. А. Ткачев (в соавторстве с Т. И. Ивановой) вновь обратился к проблеме искажения природных распределений в замкнутой числовой системе процентных величин, которой он посвятил ранее несколько глубоких исследований [26], в том числе и важное обобщение [25]. На этот раз рабочим методом исследования стало компьютерное моделирование. С помощью особых процедур на компьютере были построены симметричные (гауссовские) распределения трех химических элементов – двух породообразующих (Fe, Ca) и одного малого (Ti). Затем эти компоненты были объединены в замкнутой системе процентных величин с заранее заданными математическими ожиданиями и дисперсиями. Оказалось, что при такой процедуре исходные («природные») распределения сильно изменились: при сохранении средних значений (оценок математических ожиданий) распределения породообразующих элементов стали левоасимметричными, а малого компонента титана – правоасимметричным, близким к логарифмически-нормальному, причем последнее усугубляется логнормальным распределением погрешности самого анализа (обычно – спектрального в разных модификациях). Оба этих результата являются математическим артефактом, и, следовательно, геохимик, установивший такие распределения при анализе своих образцов, ни в коем случае не имеет права трактовать их в содержательных терминах (т. е. как некие природные закономерности). Однако авторы (оставив геохимика у разбитого корыта), все же не лишают его надежды и заключают свой доклад на оптимистической ноте: «С помощью компьютерного моделирования возможна элиминация право- или левоасимметричности распределения, вызванного процентным пересчетом, и оценка природного распределения компонентов».

В докладе профессора Е. Н. Котельниковой из Петербургского университета аннотируется разработанная ею и ее коллегами и подробно освещенная в публикациях комплексная методика диагностики природного органического вещества, включающая в себя использование методов рентгенографии, терморентгенографии и хроматографии. Эта методика позволяет определить: 1) механическую и/или изоморфную природу смеси, 2) фазовый состав и/или гомологический состав смеси, 3) полиморфную модификацию твердого раствора, 4) характер распределения гомологов по числу атомов углерода, 5) параметры и тип («обычная» и/или сверхпериодическая) элементарной ячейки твердого раствора, в том числе поликомпонентного, 6) характер термических деформаций и полиморфных превращений композиций разного состава и природы. В рамках этой методики разработана также специальная безэталонная экспресс-методика идентификации гомологов и их твердых растворов. Дело в том, что из-за больших значений параметра с дифракционные пики типа 00l, «ответственные» за длину молекулы, располагаются в области очень малых углов дифракции 2θ. Отсюда большая ошибка в определении межплоскостного расстояния d и соответственно в определении величины параметра с. Для устранения экспериментальных ошибок обычно используется внутренний эталон (германий, кремний и др.), однако к области очень малых углов 2θ подобрать эталон практически невозможно. Авторы предложили эмпирические формулы, описанные в публикациях петербургских кристаллографов и их отечественных и зарубежных коллег. Эта модификация методики иллюстрируется примерами диагностики гомологов разной четности и модификационной принадлежности у н-парафинов и одноосновных жирных кислот соответственно.

В одном из докладов И. И. Никулина предлагается методика так называемых самоорганизующихся карт Кохонена – для кластеризации больших массивов данных. В качестве примера приводится обработка более 1000 анализов кор выветривания железистых кварцитов. Чтобы убедить геохимика в целесообразности применения этой методики, следовало бы показать, почему нельзя произвести кластеризацию анализов, например, с помощью литохимических модульных диаграмм.

В докладе А. А. Предовского – одного из основоположников современной литохимии [37] – выдвигаются три методических условия исследования «осадочной компоненты супракрустальных толщ (и в том числе их состава) от раннего архея до современности». Первое условие «сохранение или преемственность по отношению к методологическим принципам изучения геологических объектов и процессов в геологии, что выражалось в разработке и использовании логически простых и основанных на природных фактах классификаций ». Никого прямо не называя, автор тем не менее достаточно ясно выражает свое недовольство современными классификациями, когда «выводы по полученным исходным фактическим данным делаются на основании их сравнения с якобы авторитетными «распознавательными диаграммами», которые сами построены на основе умозрительных концепций и, следовательно, могут быть некорректными. В других случаях авторы обходятся вообще без базовых классификационных диаграмм и прямо обращаются к конкретным, хотя и надежным признакам обстановок литогенеза. Такой подход затрудняет эволюционную интерпретацию, которая более достоверна при сравнении равнозначных таксонов». Второе условие – обязательный учет данных по метаморфическим толщам докембрия, составляющего 6/7 геологической истории. Третье условие – сохранение традиционного деления процессов на эндогенные и экзогенные (осадочные), а последних – разделения с учетом трех главных факторов по Н. М. Страхову – климатическому, геотектоническому и вулканическому.

В одном из докладов проф. Ю. А. Ткачева детально разбирается уже ставший весьма популярным метод косвенной оценки палеотемператур по палинологическим данным – так называемый информационно-логический метод Ю. Т. Пузаченко, использованный затем В. А. Климановым, назвавшим его информационно-статистическим. Проведя скрупулезный анализ, Ю. А. Ткачев доказал математическую некорректность метода Климанова (а тем самым и метода Пузаченко, получившего блестящие отзывы от специалистов по медицинской географии). Не довольствуясь этим, Ю. А. Ткачев предложил усовершенствованную статистическую методику (в основе которой лежит аппроксимация зависимости обилия пыльцы от температуры экспоненциальной кривой), которая позволила бы с достаточной точностью определять палеотемпературы – важнейшую характеристику климатического фактора литогенеза.

В другом докладе проф. Ю. А. Ткачев реферирует опубликованный в 2002 г. новый российский ГОСТ Р ИСО 5275, описывающий «Точность и правильность результатов измерений», впервые приведенный в соответствие с одноименным Международным стандартом. Это громоздкий документ в шести (!) частях, содержащий такие, совершенно непривычные для уха геолога термины, как «условия сходимости», «прецизионность» и некоторые другие. В частности, «прецизионность» включает в себя знакомую нам воспроизводимость – но лишь как некий частный случай. Неспециалисту-геологу разобраться в этом новом ГОСТе крайне трудно, поэтому подробные пояснения проф. Ткачева весьма полезны.

Попутно Ю. А. Ткачев рассматривает простейший (и всем привычный) случай записи результатов анализа серии проб в форме Хср ± s и утверждает, что эта традиционная форма записи несет недостаточную информацию о точности анализа. В заключение, пользуясь своим излюбленным методом компьютерного моделирования, проф. Ю. А. Ткачев показывает, как некое симметричное природное («истинное») распределение в результате анализа с логнормально распределенной ошибкой – становится правоасимметричным, а его среднее арифметическое неуклонно завышается по мере роста природной дисперсии.

2. Общие вопросы теории литогенеза

Эта тема затрагивается в двух основополагающих докладах известного украинского геолога Александра Ефимовича Лукина. На протяжении многих лет изучая керны глубоких скважин в рифтовой структуре Днепровско-Донецкой впадины, Лукин был одним из первых в СССР, кто обратил внимание на проявление явно аномального – глубинного флюидного литогенеза. В одном из докладов он реферирует свои публикации, в которых обосновано выделение нового класса флюидогенных образований, названных им в честь И. Р. Пригожина – основоположника нелинейной термодинамики – пригожинитами. К числу пригожинитов им отнесены: а) инъекции темноцветного пелитоморфного полиминерального вещества в трещинах естественного гидроразрыва и матриксе брекчий зон дробления; б) карельские и восточно-казахстанские шунги(ти)ты; в) кимберлиты и другие продукты трубок взрыва; г) черноморские «гераклиты» – шлакоподобные ноздревато-пористые образования, известные в обнажениях миоцена на Гераклейском п-ове Крыма – от мыса Фиолент до мыса Херсонес. Для пригожинитов характерно сочетание глобулярных, трубчатых, нитевидных и других микро- и наноструктур, свидетельствующих о ведущей роли газовой фазы в минерагенезе. Велика в них и роль разнообразных сферул – индикаторов специфического флюидного режима, образование которых помимо кавитации возможно связано с импульсным делением плазменных сфероидов. Кроме постоянно присутствующего в пригожинитах самородного Fe, здесь отмечены в самородном состоянии более 30 металлов, а также сплавов и интерметаллидов, карбиды и силициды, присутствие которых свидетельствует об изначально безводном флюиде. Важной особенностью самородных металлов в пригожинитах являются широкие вариации содержания в них примесей. При этом, как и в целом геохимические ассоциации различных пригожинитов, самородные металлы характеризуются сочетанием несовместимых элементов. В совокупности все признаки пригожинитов указывают, согласно А. Е. Лукину, на образование их не просто глубинными, а «суперглубинными » флюидами – прорывавшимися в осадочный чехол с границы ядра и мантии.

В другом докладе А. Е. Лукина дается крайне интересная трактовка флинтклеев – сухарных глин. Большинство геологов знало о флинтклеях лишь то, что эти образования суть просто разновидности угольных каолинитовых тонштейнов (более прочные, потому что в них, кроме каолинита, присутствуют и минералы свободного глинозема – диаспора и бёмита [36, с. 105]). Однако, используя разработки Г. А. Заварзина и свои наблюдения и обобщения, А. Е. Лукин рассматривает флинтклеи и вне пределов угленосных толщ (в позднедевонских– раннекарбоновых красноцветах) и приходит к необыкновенно широкой трактовке флинтклеев в глобальном биосферном аспекте – как бактериально-актиномицетно- грибных палеопочв – прекурсоров появ6 ления на суше высшей растительности. Доказав глобальное распространение флинтклеев на поверхности суши в раннем визе, А. Е. Лукин предлагает именовать эту эпоху фунгием – предшественником последующей каменноугольной эпохи – плантия Г. А. Заварзина.

В основополагающем обобщающем докладе академика А. П. Лисицина дается сжатый обзор роли взвесей (представленных частицами микро- и наноразмерности) в океанской седиментации. Этот обзор охватывает более чем полувековые исследования коллектива океанологов ИО РАН. Подчеркивается, что разработка методов количественного определения взвесей в речных и морских водах, в атмосфере и в местах разгрузки субмаринных гидротерм [11] ознаменовала качественно новый этап развития знаний об осадочных процессах в морях и океанах. После того как в серии приоритетных статей и монографий, отчасти переведенных на английский язык [10–22; 41], было доказано, что 9/10 осадочного вещества, выносимого в моря реками, сбрасывается на первом уровне лавинной седиментации в зоне маргинального фильтра, внешняя граница которого ограничена прибрежными водами с соленостью не выше 15 ‰, и только 1/10 часть этого вещества проникает в пелагиаль [2; 12], стало ясно, что речной снос может обеспечить не больше чем 7–10 % массы пелагической седиментации. Между тем биогенная годовая первичная продукция деятельного слоя океанских вод (ОВ +SiO2ам+ CaCO3) достигает 150 млрд т. Таким образом, главным поставщиком материала для пелагических осадков оказалась биогенная планктоногенная взвесь. Между тем, «тонкий осадочный материал не подчиняется закону Стокса, т. е. теоретически взвесь должна распространяться далеко и висеть в воде годами. Однако, перейдя в форму биогенных пеллетов, взвесь опускается с большой скоростью (до 0.5–1 км/сутки)». Этот глобальный микроконтейнерный механизм седиментации (перевод биофильных и биогенных химических элементов, растворенных в морской воде, сначала во взвесь – фитопланктоном, а далее в пеллеты – зообентосом), ранее фатально недооцененный литологами, и есть главный механизм пелагической седиментации – «биологический насос». Среди прочего, он обеспечивает попадание некоторой части органического вещества (~0.01 от исходного его количества), защищенного от бактериального окисления оболочкой пеллет, на дно океана в пелагиаль. (Заметим, что без этого в диагенезе не смогли бы образоваться океанские ЖМК – крупнейший планетарный ресурс цветных металлов, марганца и железа).

Еще один важный результат, добытый океанологами школы акад. А. П. Лисицына, – доказательство доминирования аэрозольного вещества в аридной зоне океана – во взвеси и затем в осадках [10; 29; 41]. Совершенно новым и во многом удивительным оказалось раскрытие механизма ледовой морской седиментации – процесса, о котором ранее практически не было ничего известно [13, 14, 16].

За последний 1 млн лет Земля испытала несколько эпизодов оледенений, в течение которых уровень океана понижался на 100–120 м. Это приводило к периодическому сбросу осадков, накопленных в зоне маргинального фильтра, на континентальный склон и далее к его подножию. Образование этого второго глобального уровня лавинной седиментации порождает осадочные толщи большой мощности, что создает предпосылку для генерации здесь нефти и газа [24].

В другом обзорном докладе академик А. П. Лисицын дает периодизацию отечественных исследований океанской седиментации за 65 лет своей научной деятельности. Он выделяет 4 предметно-хронологических этапа таких исследований.

На этапе 1 (1949–1955 гг.) были проведены исследования донных осадков во всех морях и океанах и на всех глубинах вплоть до 11 км, впервые начатые в 1949 г. Институтом океанологии АН СССР в первом рейсе НИС «Витязь». В итоге была составлена уникальная серия литологических и геохимических карт, а также карт минерального состава осадков поверхностного слоя океанских осадков. Эти первые надежные материалы по всему Мировому океану, собранные и обработанные по единым методикам, были обобщены в серии Атласов и многотомных монографий (37 томов и десятки цветных карт). Главным теоретическим итогом первого этапа было выделение четырех типов зональности океанских осадков (которые по справедливости называют «законами зональности Безрукова – Лисицына»): климатического, вертикального (батиметрического), циркумконтинентального и тектоно-магматического.

На этапе 2 (1955 г. – до настоящего времени) было развернуто изучение рассеянного осадочного материала (взвеси и растворов) в океане. Здесь пришлось преодолеть громадные методические трудности, так как содержание взвеси в водах пелагиали составляет всего 0.1–1.0 мг/л. Одновременно изучалась речная взвесь с концентрацией на 2–3 порядка большей. В настоящее время океанологи располагают по крайней мере пятью независимыми методами изучения рассеянного осадочного вещества в океане, в том числе со спутников. К числу важных методических достижений относится переход от «мозаичных» наблюдений на станциях в рейсах – к мониторингу, т. е. к непрерывным автоматизированным пространственно-временным исследованиям (4D) с охватом целых океанов с помощью автоматических седиментационных обсерваторий – станций круглогодичного изучения водной толщи на разных глубинах. Главным результатом второго этапа было доказательство решающего вклада биогенного материала в океанскую пелагическую седиментацию. Этот вклад составляет 70–90 %, а не 6–9 %, как думали наши литологи раньше.

На этапе 3 (1968 г. – до настоящего времени) было развернуто глубоководное бурение в океанах, в первые годы проводившееся при активном участии советских геологов. Параллельно с глубоководным бурением развернулось исследование глубин океана с помощью подводных аппаратов Пайсис и Мир (в дальнейшем прекращенные в СССР и России в связи с обнищанием нашей науки в период так называемой перестройки). Главным итогом этого этапа стало превращение морской геологии из науки о современных осадках – в океанскую геологию, охватывающую всю осадочную толщу океанов вплоть до самых ее низов – верхнеюрских слоев возрастом 150– 160 млн лет, а также подстилающие базальты и гипербазиты океанской земной коры. Как известно, это радикально изменило представления о геологии океана, высветив, среди прочего, огромный вклад субмаринного вулканизма в океанскую седиментацию и рудогенез.

Этап 4 (современный) академик А. П. Лисицын назвал заключительным. На фоне свертывания или полного прекращения в России финансирования былых научных программ научная мысль все же не умерла; происходит осмысление всех ранее добытых знаний об океанском литогенезе в рамках новой геологической парадигмы – тектоники литосферных плит. «Таким образом, – заключает академик Лисицын, – исследования по геохимии и седиментологии получили прочную тектоно-магматическую основу». С сожалением им отмечается глубокая отсталость вузовской литологии (которую излагают в учебниках) от современного уровня литологической науки. Это положение следует признать нетерпимым.

3. Геохимическая диагностика петрофонда и климата

Этот тематический блок представлен шестью докладами.

Львовские геологи В. П. Гнидец и К. Г. Григорчук использовали некоторые геохимические показатели для реконструкции условий меловой седиментации в Причерноморско-Крымском палеобассейне. Для характеристики петрофонда обломочных пород использовалось суммарное содержание кластофильных элементов Cr, Ga, Zr, Ti, а также отношение Ti/Zr; для суждения о зрелости глинистого материала – показатель Al2O3/Na2O (т. е. 1/НМ в терминах литохимии – [37]). Об удаленности источников сноса они пытаются судить по величине отношения Cr/Ni, о климатических условиях на континенте – по величине отношения Ca/Mg, а о глубине бассейна седиментации – по величине отношения Pb/Zr. Почти все эти показатели в настоящее время устарели, однако современная российская монографическая литература [33; 34; 36;] авторам незнакома.

По данным казанских геологов М. И. Закирова и Р. Х. Сунгатуллина, в стратотипическом разрезе карбона «Усолка», расположенном в Башкирии в осевой части Бельской впадины Предуральского прогиба, в верхах касимовского–низах гжельского яруса С3, – отмечается негативная аномалия значений величины δ13Скарб, что связывают с гондванским оледенением. С этим же фактором пытаются связать и геохимические аномалии некоторых элементов- примесей. Заметим, что авторы оставляют без внимания приведенные ими в табл. 1 высокие средние (!) содержания Sn (589, 357, 389, 255 г/т – соответственно в известняках, доломитах, мергелях и аргиллитах), а также сильные аномалии Sb (соответственно – 103, 45, 36, 28 г/т), что, к сожалению, подрывает доверие и к другим их интерпретациям геохимических данных.

По данным А. И. Малиновского, использовавшего диагностические литологические диаграммы и методику литохимии [37], меловые граувакки Западно- Сахалинского прогиба по своему минеральному и химическому составу ближе всего к псаммитам из бассейнов, связанных как с окраинно-континентальными дугами, так и со сдвиговыми дислокациями по трансформным разломам (типа бассейна Калифорнийского залива). Интерпретация химического состава глинисто-алевритовых пород в общем согласуется с геодинамической трактовкой песчаников. Наблюдаемую иногда специфику состава пород (отклонения от стандартных полей на диаграммах) объясняют региональной спецификой петрофонда, предполагая, что основным источником питания Западно-Сахалинского прогиба была древняя энсиалическая островная дуга, аккретированная к моменту его заложения к краю Евразиатского континента

В докладе московских геологов и палеонтологов В. М. Новикова, Н. С. Бортникова, Н. М. Боевой и Е. А. Жегалло, изучавших коры выветривания на расслоенных базальтах Сирии с использованием K-Ar-датировок базальтов и данных по выносу кремнезема дренирующими их водами, удалось охарактеризовать изменения климата на протяжении миоцена. Было установлено, что в интервале от ~21 до ~9 млн лет назад на рассматриваемой территории на базальтах формировались кора выветривания (КВ) монтмориллонитового типа, а по крайней мере с ~5.5 до ~4.5 млн лет назад – гиббсит-галлуазит-гётитового типа. Образование КВ прекратилось на рубеже плиоцена и квартера. Эти данные «свидетельствует о существенных изменениях интегральных характеристик климатических условий в регионе соответственно от семиаридных (ранний–средний–поздний миоцен) к влажным субтропическим (ранний плиоцен) и далее к сухому аридному климату в четвертичное время».

В докладе татарских геологов Р. Р. Хасанова и Р. И. Хамадиева приведены определения изотопного состава карбонатного и органического углерода минерализованных древесин из пермских аридных толщ Татарстана и Туркменистана. Обращает на себя внимание поразительно высокое значение величины δ13Сорг, равное –6.8 ‰, найденное в образце туркменской окремнелой древесины. Следуя известной книге Г. Фора (1989) [27], авторы объясняют этот геохимический феномен условиями произрастания растений в пустынной и солончаковой обстановке.

Изучая пограничный интервал кампан/маастрихт в одном из обнажений на юге Саратовской области (гора Сырт), В. А. Цельмович и А. Ю. Куражковский обнаружили в них присутствие разнообразных космогенных частиц, причем в песчаных слоях на самой границе их оказалось значительно больше, чем в алевритовых слоях ниже и выше границы. Одно из объяснений этого дается в терминах топо- и динамофаций [34, 36] – отмывка легких частиц из мелководных прибрежных песков по сравнению с более глубоководными (тиховодными) алевритами – т.е. природное шлихование осадка, с накоплением в нем тяжелых частиц самородного железа, тэнита, камасита, магнетита и других космогенных минералов.

4. Геохимическая диагностика вулканогенных продуктов

Эта тема освещалась в шести докладах.

Московские геохимики Г. Н. Батурин, В. Т. Дубинчук, Л. В. Зайцева изучили под микрозондом пеплы камчатских вулканов Карымский, Корякский, Ксудач и Толбачик, а также пепел недавнего извержения ислансдского вулкана Эйяфьяллайокудль и обнаружили в них множество включений редких минералов наноразмерности, включая золото, платиноиды, алмаз, графит, самородные металлы и сплавы, сульфиды и целый ряд других, в том числе слабо окристаллизованный апатит с высоким содержанием редкоземельных элементов. Подчеркивается ассоциация как бы несовместимых фаз (резко восстановленных и окисленных), слабо- и хорошо окристаллизованных. Предполагают, что «это обусловлено широким диапазоном изменчивости вулканического процесса, в ходе которого могут иметь место резкие перепады температуры, давления, состава вовлекаемого в процесс эндогенного и экзогенного материала в твердой, жидкой и газообразной форме».

По данным геологов Львовского университета П. М. Билонижки и А. В. Шваевского, изучавших вернемеловые и палеогеновые отложения в хорошо изученном районе геологической крымской практики российских и украинских университетов, в карбонатных породах присутствуют монтмориллонит, цеолиты, фосфориты и глауконит, а, кроме того – прослои бентонитов, что указывает на процессы перерождения пирокластики, т. е. на проявления вулканизма, синхронного с седиментацией. Но авторы идут в своих интерпретациях гораздо дальше и уверенно связывают с «гидротермальными растворами» и образование глауконита и фосфоритов. Думается все же, что такие заключения требуют более серьезного обоснования: процессы холодного гальмиролиза пирокластики (не вызывающие особого сомнения) и разгрузка на дно гидротермальных растворов – процессы совсем разные.

В одном из докладов Н. Н. Зинчука на основе ранее опубликованных исследований вновь перечисляются некоторые диагностические признаки смектитов вулканогенной (т. е. пирокластической и вулканокластической) природы. В числе этих признаков: сохранение триоктаэдрических смектитов морских осадков даже на стадиях позднего катагенеза; относительно замедленная фиксация калия в межслоевых промежутках монтмориллонита в катагенезе (т. е. замедленная гидрослюдизация); преобразование монтмориллонита даже на стадии метагенеза только до слюды полиморфной модификации 1Мd, наконец, аномально низкое содержание лабильных слоев в К-бентонитах.

В докладе камчатских вулканологов Г. А. Карпова и О. Ф. Кардановой приведены данные о мощных процессах кислотного выщелачивания базальтов в окрестностях Кихпинычского долгоживущего вулканического центра в Восточном вулканическом поясе Камчатки. Кислые поствулканические воды, изливающиеся в форме десятков источников на современных термальных полях, производят аргиллизацию базальтов – превращение их в глинистые породы, сложенные в основном каолинитом и галлуазитом с примесями алунита, аморфного кремнезема и гидроксидов железа. Гидротермальный профиль изменения базальтов весьма своеобразен (сверху вниз): опалиты – каолиниты – смешанослойные глинистые минералы – монтмориллониты. В зависимости от кислотности-щелочности среды, соотношения Ca/Mg в смешиваемых растворах, температуры и других физико-химических факторов формируются различные ассоциации глинистых минералов. При этом большинство каолинитов в аргиллизитах имеет несовершенную структуру с большим количеством политипов. Широко распространены такие смешанно-слоистые структуры как каолинит-метагаллуазитовые и каолинит-монтмориллонитовые. И лишь сугубо локально, при подщелачивании кислых гидротерм поверхностными водами, могут формироваться хемогенные глиноземистые (бокситоподобные) осадки.

Приведенные в докладе А. Б. Макеева (ИГЕМ РАН) новые данные бурения на считавшемся осадочным (среднедевонским) титаноносном поле Пижемской депрессии на Среднем Тимане выявили неожиданную и очень сложную структуру. Она оказалась ячеистой, состоящей из множества воронковидных образований с вертикальными перепадами кровли рифейского фундамента до 200 м. Эти воронки заполнены рыхлым или плотным обломочным кварцевым материалом, сцементированным сидеритом, гематитом и глинистым материалом. При этом в разрезах титаноносной толщи наблюдается незакономерная смена тел линзовидной формы, сложенных разнозернистыми песчаниками с сильно изменчивым составом по модулю ГМ [37]. По мнению А. Б. Макеева, такая картина (при отсутствии корреляции слоев) не может трактоваться как фациальная изменчивость осадочной толщи. Проведя геохимическое изучение средней титаноносной малоручейской толщи (mr2) по 137 пробам, А. Б. Макеев проинтерпретировал ее как вулканогенно- осадочную – продукт флюидного преобразования первичного субстрата, предположительно лампрофирового типа: «Полученные результаты позволяют трактовать генезис Пижемского титанового месторождения как вулканогенный (фреато-магматический) с последующим длительным (многие сотни млн лет) метаморфическим преобразованием рудных толщ». Предполагается, что флюидная трансформация первичного ильменита лампрофиров (похожих на Четласские?) при температурах 530±30 оС в итоге породила наблюдаемый минеральный парагенезис: лейкоксен + гематит + марганцовистый сидерит + новообразованный игольчатый рутил.

В докладе киевлянки Т. М. Сокур на основании 222 силикатных анализов, обработанных с применением методики литохимии [37], делается заключение о присутствии в верхневендских аргиллитах Днестровского перикратона (юго-западная окраина Восточно-Европейской платформы) «камуфлированной пирокластики». Для суждения о степени зрелости глинистого вещества используется множество рекомендованных в литературе показателей, однако оценки относительной валидности этих показателей не дается.

5. Геохимия процессов выветривания

Данный тематический блок представлен восемью докладами, семь из которых посвящены субаэральному и один – подводному выветриванию (гальмиролизу).

Как показал в многочисленных публикациях Н. Н. Зинчук, минеральный состав профилей выветривания горных пород, изучавшихся им в Якутии, в сильнейшей степени зависит от состава субстрата. По этому признаку он разделяет все породы субстрата на две большие группы – бесслюдистые или почти бесслюдистые (изверженные, кислые и основные) и породы, содержащие слюды, – три- и диоктаэдрические (осадочные терригенно-карбонатные, метаморфические флогопит-содержащие и кимберлиты). В бесслюдистых породах средняя зона профиля выветривания характеризуется в основном развитием монтмориллонита в виде промежуточной фазы, а верхняя – весьма устойчивого в зоне гипергенеза каолинита. Благодаря присутствию в кислых породах альбита образуется также галлуазит. В слюдистых породах состав продуктов выветривания оказывается гораздо более сложным, и хотя в верхних зонах профилей также образуется каолинит, важной чертой процесса является появление в профиле выветривания смешанослойных фаз с высоким содержанием разбухающих пакетов, а также длительное сохранение первичных слюд политипной модификации 2М1 на фоне деградации и исчезновения неустойчивой модификации 1М. В обоих главных типах кор выветривания нижние зоны формировались в восстановительной обстановке (поэтому за счет флогопита или биотита мог формироваться гипергенный хлорит), а верхние зоны – в окислительной. Последнее приводило к общему для всех профилей процессу – нарастающей «диоктаэдризации» монтмориллонитов (смена Mg-Fe2+ разновидности – на Mg-Fe3+) и смешанослойных (смектит-гидрослюдистых, вермикулит-смектитовых и др.) образований.

В другом докладе Н. Н. Зинчука было показано, что коры выветривания кимберлитов Якутии (Сибирская платформа), севера Европейской России (Архангельская алмазоносная провинция) и Гвинеи (Гвинейско-Либерийский щит) обладают многими общими чертами, к числу которых можно отнести повсеместное присутствие наряду с поликатионным монтмориллонитом значительного количества триоктаэдрического хлорита (пакеты д и д’), серпентина (структурные типы А и В) и в различной степени измененного флогопита, в том числе и связанной с ними гидрослюды 1М.

Однако КВ разных провинций несут и следы индивидуальности, связанные как с различиями самого первичного субстрата и вмещающих пород, так и с разными климатическими обстановками выветривания. Например, пиропы с келифитовыми каймами, столь характерные для якутских кимберлитов, совсем не характерны для архангельских. Иным был и характер постмагматических изменений кимберлитов: для архангельских трубок, а также для небольших дайкоподобных тел сибирских кимберлитов характерна сильная карбонатизация, тогда как в гвинейских диатремах она проявлена гораздо слабее. В якутских диатремах ксенолиты вмещающих пород часто представлены карбонатами, тогда как в архангельских – только терригенными породами. Поэтому, в частности, здесь в КВ появляется такой характерный минерал, как сапонит. А выветривание ксенолитов гранитоидов и гнейсов в гвинейских кимберлитах привело к образованию в КВ кристобалита и каолинита, совершенно не характерных для КВ на сибирских кимберлитах. Существенные отличия выявлены в минералогии глинистых продуктов выветривания. Так, для КВ на якутских кимберлитах наиболее характерен Са-, реже Mg-Fe3+- монтмориллонит, ассоциирующий с неупорядоченной монтмориллонит-гидрослюдистой смешанослойной фазой, а в КВ на гвинейских диатремах много вермикулита – причем не только в цементе (как в Якутии), но и в измененных вкрапленниках.

В западной литературе широко используют показатель интенсивности химического выветривания Несбитта–Янга CIA [42]: CIA = 100 x Al2O3/ (Al2O3 + CaO* + Na2O + K2O), где CaO* – некарбонатный СаО. По данным, приведенным в докладе А. В. Маслова, в ряду верхнерифейских–вендских свит Южного Урала – инзерской → миньярской → нижнеукской подсвиты → бакеевской → басинской средние величины CIA глинистых пород изменяются следующим образом (в скобках число анализов): 85±2 (18) → 87±1 (2) → 61±5 (5) → 72±1 (6) → 73±3 (30) → 68±4 (17). Автор заключает, что формирование глинистых отложений инзерско-миньярского интервала разреза происходило «за счет весьма преобразованной выветриванием тонкой алюмосиликокластики », тогда как низкое значение CIA в нижнеукской подсвите можно связать с глобальным позднерифейским Стертским оледенением. Однако два других субглобальных эпизода оледенений (Марино в позднем рифее и Гаскье в венде – в среднем эдиакарии по современной Международной шкале- ) никак не отразились в средних значениях величины CIA. Мы полагаем, что причину этого надо искать в низкой чувствительности показателя CIA, значительно уступающего (как индекс химического выветривания) гидролизатному модулю ГМ [37].

В. Н. Подковыров и А. В. Маслов сравнили кривую изменений средних значений индекса CIA для глинистых пород гипостратотипа рифея в УчуроМайском районе (УМР) Якутии с недавно построенной (без учета российских материалов) «мировой » кривой изменения индекса CIA в рифее и выявили значительные различия. Например, в среднем рифее, где на «мировой» кривой индекс давал сильные экскурсы в большую (усиление выветривания) или меньшую (ослабление выветривания) стороны, на региональной кривой для УМР существенных колебаний нет. И хотя кривая CIA для стратотипа Башкирского антиклинория лучше согласуется с «мировой» кривой, авторы приходят к неутешительному выводу о малой валидности «мировой» кривой, при построении которой не были учтены многие важные факторы (и в первую очередь, конечно, литологический состав пород). Этот пример показывает, что «низкопоклонство перед Западом», т. е. некритическое цитирование западной литературы может быть чревато опасностью неверных выводов.

Воронежские литологи – профессор А. Д. Савко и его коллеги И. И. Никулин и М. Ю. Меркушова – впервые провели исследование богатых железных руд Большетроицкого месторождения КМА, на котором проводятся экспериментальные работы по новой технологии добычи – CГД (скважинной гидродобыче). Для этого необходимо точно знать технологические параметры руд (способность к разрыхлению и др.), которые можно определить только путем тщательного минералогического исследования. Поэтому работы воронежских литологов имеют очевидное практическое значение. Богатые железные руды сложены комплексом различных по генезису и возрасту минералов, среди которых преобладают новообразованные оксиды железа. Анализ состава и взаимоотношений минералов позволяет устанавливать этапность их формирования, а также прогнозировать качество и технологические свойства руд. В итоге было показано, что линейно-площадная кора выветривания на джеспилитах Большетроицкого месторождения сложена четырьмя основными типами богатых руд с разными прочностными свойствами: 1 – преимущественно гётит-гематитовыми, 2 – алюмосиликатно-железными, 3 – железисто-алюмосиликатными, 4 – карбонатсодержащими. Типы руд определяются четырьмя главными факторами: а) составом исходных пород, б) степенью их выветрелости, т. е. положением в профиле коры выветривания, в) размывом и переотложением элювия, порождающими осадочные разновидности руд, и г) эпигенетической цементацией (сильно ухудшающей технологические свойства руды для СГД), в которой ведущими являются карбонатизация и бертьеринизация. Но содержание этого доклада отнюдь не ограничено Большетроицким месторождением и СГД – в нем мы находим превосходный обзор всей проблемы формирования предвизейской коры выветривания по субстрату железистых кварцитов карельского возраста в крупнейшем в мире по запасам регионе КМА, где выявлено более 100 месторождений железной руды, залегающих на разных глубинах; при этом неглубоко залегающие богатые руды добываются открытым способом в грандиозных карьерах (Яковлевское месторождение), а железистые кварциты на значительной глубине (300– 400 м) – шахтным. При этом все богатые железные руды можно рассматривать как комплексные, поскольку в них имеются залежи бокситов и алюминиево- железных руд. Бокситы образуются за счет выветривания межрудных сланцев.

Как показал профессор А. Д. Савко, в молодых кремнистых корах выветривания меловых мергелей обнаружены цеолиты – и притом в особо высоких концентрациях. В отличие от формирования цеолитов в диагенезе морских осадков, протекавшего в условиях ограниченного количества строительного материала для цеолитов в поровых водах, здесь процесс цеолитообразования протекал в открытой промывной системе, что и привело к формированию значительного количества цеолитов, имеющих уже промышленное значение (месторождения Хотынецкое в Орловской области, Поддубенское в Белгородской и Михайловское – в Липецкой). Важным является методическое указание проф. А. Д. Савко о том, что рентгеновские рефлексы клиноптилолита в глинистых фракциях кор выветривания могли ранее ошибочно приниматься за рефлексы франколита.

В докладе В. В. Круглякова («Южморгеология» Минприроды РФ, г. Геленджик) описан полный профиль подводного выветривания – гальмиролиза, наблюдавшийся им в океанических котловинах (в особенности в лучше изученной рудной провинции Кларион-Клиппертон в Северо-Восточной котловине Тихого океана). Здесь субстратом для гальмиролиза являются не базальты (что предполагалось некоторыми исследователями для истолкования генезиса красных глубоководных глин), а писчий мел и мергели олигоцен-раннеолигоценового возраста. В среднем миоцене котловины углубились и осадки вошли в зону карбонатной компенсации. Поэтому карбонатное осадконакопление прекратилось, и сформировалась эрозионная карстовая поверхность, выше которой с четким угловым и стратиграфическим несогласием залегают позднемиоценовые (?) глины. Эти глины и являются основанием гальмиролитической колонки, а которой выделяется пять слоев (пачек): 1) мергелистый субстрат, 2) базальные глины – нерастворимый остаток мергелей, 3) красные глины с филлипситом, 4) глины почти без цеолитов, с повышенной влажностью, 5) активный геохимический слой, еще более влажный и рыхлый, с содержащимися в нем и на его поверхности ЖМК и ЖМ-корками (панцырями или их обломками). По мнению В. В. Круглякова, описанный профиль имеет большое сходство с профилями гумидных кор выветривания на континенте, а ЖМК и ЖМ-корки «можно рассматривать как прямой аналог зоны охр или железистого панциря субаэрального выветривания».

6а. Молодые осадки. Моря и океаны

В докладе В. Н. Лукашина (ИО РАН) излагаются первые результаты прямых определений потоков осадочного вещества в Каспийском море, полученные за период пятилетних наблюдении на 18 глубоководных станциях-обсерваториях, установленных на субмеридиональном профиле, проходящем по центру моря. Эти станции были оборудованы одностаканными (МСЛ – малая седиментационная ловушка) и 12-стаканными седиментационными ловушками – измерителями течений и температуры. В одностаканных ловушках собирается весь материал за год, а в 12-стаканных – раздельно по месяцам года. Выяснилось, что потоки осадочного материала в Каспии подчиняются циркумконтинентальному закону, сильно осложненному на северном континентальном склоне и склонах Апшеронского порога, где было обнаружено контурное течение, которое размывает осадки и частично переводит их во взвесь с образованием придонного нефелоидного слоя. По мере увеличения глубины моря в составе осадков нарастает доля терригенного глинистого и сильно убывает доля биогенного кремнистого (диатомового) вещества.

В докладе океанологов А. Н. Новигатского, В. П. Шевченко, А. А. Клювиткина, М. Д. Кравчишиной, А. С. Филиппова, Н. В. Политовой, с участием и под руководством академика А. П. Лисицына приведены результаты измерений, добытые в рамках проекта «Система Белого моря» за 15 лет. Эти результаты получены путем обработки данных 17 седиментационных обсерваторий разной комплектации с седиментационными ловушками разных систем и измерителями течений. Выяснилось, что в Белом море существует два структурных фронта (Северный – Бассейн/Горло и Южный – Онежский залив/ Бассейн), на которых средняя скорость седиментации по данным трех обсерваторий на порядок выше, чем в среднем по всему морю: 2758 г/м2/год против 234 г/м2/ год. Кроме того, доказано существование устойчивых придонных течений, направление которых может в течение года изменяться на противоположное. Скорость таких течений может достигать 100 см/сек, но в среднем по морю составляет 1.5 см/сек. Быстрые течения оказывают заметное влияние на седиментацию, смывая осадок и создавая нефелоидные придонные слои мутной воды.

В. В. Гордеев и А. Ю. Леин (ИО РАН) изучали стадию литогенеза, непосредственно предшествующую диагенезу, – путем анализа состава так называемого наилка – тонкого, легко взмучиваемого поверхностного слоя водонасыщенного осадка. Исследование проводили на Енисейском профиле Карского моря, проложенного по 9 станциям четырех фациальных зон: русло – эстуарий – внутренний шельф – внешний шельф. Состав наилка сравнивали с составом придонной взвеси, очень богатой микроорганизмами, и с составом нижележащего уплотненного осадка. Выяснилось, что наилок на поверхности донных осадков Карского моря в русле реки и эстуария Енисея обогащен Fe, Mn и Cu. На внутреннем шельфе наилок относительно обогащен Cr, а на внешнем – Mn и Cr. Относительное накопление металлов в наилке, по мнению исследователей, скорее всего, объясняется максимально высоким содержанием биомассы микроорганизмов. Здесь общая численность микроорганизмов в 17–32 раза выше, чем в придонных водах, что сказывается на изотопном составе Сорг – величина δ13Сорг на 2–4 ‰ выше, чем в Сорг взвеси. Это новообразованное ОВ связывается с металлами придонной взвеси, формируя металлоорганические соединения в виде хлопьев, флоккул и других агрегированных частиц, входящих в состав наилка.

В докладе М. Д. Кравчишиной и А. П. Лисицына реферируются опубликованные ими и коллегами за период 2000–2013 гг. данные о морских и океанских взвесях (около 8000 проб) – прекурсорах пелагических осадков океана. Взвеси представляют собой частицы микронной и субмикронной размерности и в основном содержат две фракции: пелитовую (0.4–10 мкм) и мелко- и крупноалевритовую (> 10 мкм). Выяснено, что продуктивные районы открытой части Атлантического океана, как правило, отличаются повышенным содержанием во взвеси мелкоалевритовой, а олиготрофные районы – пелитовой фракции. Средняя концентрация взвеси в океане составляет около 0.5 мг/л, а в некоторых шельфовых морях может превышать 1 мг/л. По происхождению взвеси могут быть терригенными, биогенными (преобладают в пелагиали), хемогенными, вулканогенными и космогенными. Изучают взвеси не только традиционными методами анализа, но также геофизическими, поскольку взвешенные частицы имеют свойство рассеивать акустические волны и оптическое излучение. Эти их свойства используют для получения пространственно-временных характеристик распределения взвеси на морской акватории с детализацией картины, недостижимой при использовании традиционных методов измерения взвеси. Авторы подсчитали, что количество взвеси во всем объеме вод Мирового океана (1.3324·109 км3) составляет примерно 670 млрд т. Наиболее насыщены взвесями и обитающими на них микроорганизмами два слоя водной толщи: верхний деятельный слой и придонный, на границе вода/ осадок. Поскольку взвесь имеет огромную удельную поверхность (до 18 тыс. см2/мл), она образует крупнейший на планете сорбент, поглощающий из воды элементы-примеси. Распределение химических элементов во взвеси (равно как и в донных осадках) контролируется «правилом фракций». В частности, содержание Сорг и большой группы микроэлементов (Al, Fe, As, Co и др.) возрастает по мере увеличения содержания пелитовой фракции во взвеси. Однако формирование химического состава взвеси в сильнейшей степени зависит не столько от химических, сколько от биологических процессов, прежде всего фильтрации зообентосом и бактериального метаболизма. В частности, элементы, поглощенные биомассой бактериальных клеток, составляют немаловажную статью прихода в валовом химическом составе оседающей на дно взвеси.

В одном из докладов В. П. Шевченко дается широкий обзор многолетних исследований Ин-та океанологии РАН под руководством академика А. П. Лисицына, направленных на определение вклада микро- и наночастиц в океанскую седиментацию Арктического региона. По этой теме написаны сотни статей, из которых необходимо назвать приоритетную публикацию (1955) А. П. Лисицына, посвященную атмосферной и водной взвеси как исходному материалу морских осадков [10], его основополагающую монографию (1994) по ледовой седиментации в Мировом океане [13, 14], а также целый ряд монографий его учеников, например по аэрозольному влиянию на морскую седиментацию в Арктике [29], по природному и техногенному загрязнению океана нефтяными углеводородами [24]. В этих исследованиях были обнаружены многие явления, ранее совершенно неизвестные литологам. В частности, неожиданным оказалось, что главная поставка эолового материала в Арктику происходит не летом, а зимой, когда поверхность ближних питающих провинций скрыта слоем снега и скована льдом. Поэтому главное значение зимой приобретают аэрозоли и загрязнения дальнего и сверхдальнего происхождения – об этом свидетельствуют многочисленные маркеры (минералы, отношения химических элементов и загрязнений, биомаркеры). Одним из важнейших (и тоже неожиданных) результатов оказался удивительно высокий вклад аэрозолей в формирование осадочного материала а Арктике: он сопоставим с вкладом речного вещества (в пелагиали, за пределами маргинального фильтра рек); более того, для многих элементов (таких как Pb, Sb, Se, V) аэрозольный источник оказался главным! При этом осаждение аэрозолей в Арктике чаще идет не на водную поверхность, как в других зонах, а на поверхность покрытых снегом льдов. В зоне паковых льдов круглогодичная аккумуляция эолового материала на льдах продолжается 3–15 лет. Разгрузка накопленных аэрозолей происходит в местах таяния этих льдов – в северной части Гренландского моря – именно здесь выявляется наибольшее их поступление в донные осадки (криодепоцентры).

В отличие от обычного осадка толща морского льда имеет «обратную стратиграфию» – самый молодой слой намерзает снизу, а самый старый находится наверху. Выяснилось, что именно верхний слой льда аккумулирует основное количество осадочного вещества, причем часть этого вещества содержится в снеге на поверхности льдин; при таянии снега этот материал сначала накапливается на дне озер-снежниц, смешиваясь с криогенной взвесью, вытопленной из льда, и лишь впоследствии эта смесь опускается на морское дно. Столь знакомое геологу терригенное осадочное вещество также в значительной (ранее совершенно неизвестной) степени поступает в Ледовитый океан из материковых снегов, а не из горных пород. В заключение своего обзора В. П. Шевченко отмечает: «Весь осадочный материал, включая загрязняющие вещества, в конечном счете, фиксируется в толще донных осадков – уникальном природном самописце. Это не только подчеркивает необходимость одновременного изучения нановещества атмосферы, криосферы, литосферы и седиментосферы, но и дает замечательную возможность изучения вещества в этих геосферах во времени, т.е. открывает век четырехмерных (4-D) исследований природной среды и климата»

В докладе Л. Л. Деминой излагаются опубликованные ею результаты количественного изучения роли живого вещества в геохимии океана. Базовой концепцией такого изучения является концентрационная функция В. И. Вернадского – способность живого вещества извлекать из окружающей среды химические элементы и многократно концентрировать их в своих тканях. В качестве количественной меры роли концентрационной функции в океанской седиментации Л. Л. Демина использует «биоаккумуляционный потенциал» – общую массу данного элемента, заключенную в живом веществе данного биотопа. Сравниваются биоаккумуляционные потенциалы четырех биотопов: 1) маргинального фильтра (т. е. зоны на границе река/море) как суммы масс планктона, мидий и водорослей-макрофитов (с убыванием их биомасс в порядке перечисления); 2) эуфотической зоны океана (планктон); 3) глубоководной котловины Атлантики (бентос, минимальная биомасса) – глубоководной гидротермали Срединно-Атлантического хребта (сообщество глубоководной, отчасти хемотрофной донной фауны). Биоаккумуляционный потенциал этих биотопов для разных элементов различается на порядки. Например, величины (мг/м2) для слабобиофильного марганца составляют соответственно 470 – 6.3 – 0.092 – 894, а по сильнобиофильному цинку живое вещество гидротермального биотопа еще богаче: 656 – 24.7 – 0.128 – 17.100. Установлена также корреляция между временем пребывания данного элемента в морской воде (t – «residence time») и продолжительностью «биологического цикла» фитопланктона Т, т. е. временем между поглощением и выходом элемента из биомассы фитопланктона: чем короче биологический цикл данного элемента, тем меньше и его величина t. Например, Т для Fe и Mn длится меньше 1 года, и величина t у них не превышает 10 лет; а Cd удерживается планктоном гораздо дольше, соответственно, величина t для него на 4 порядка выше. Это значит, что величина глобальной геохимической константы t в значительной мере контролируется живым веществом.

Химические элементы, поглощенные живым веществом, а после его отмирания – мертвым органическим веществом (ОВ), определяют геохимическую специфику водно-осадочных углеродистых пород – черных сланцев [32; 35; 38; 39; 40]. Используя современные методы анализа, Г. Н. Батурин (ИО АН) определил содержание породообразующих и 36 элементов-примесей (включая редкие и очень редкие, такие как Re и Tl) в современных углеродистых осадках (терригенных, карбонатных и кремнистых) морей Черного и Балтийского, а также апвеллинговых зон на шельфах Намибии и Перу. Затем он сопоставил полученные данные с известными из литературы [38; 40] оценками кларков трех соответствующих литотипов черных сланцев. Такое сопоставление позволило оценить роль начальной стадии литогенеза (седиментации и раннего диагенеза) в геохимии черных сланцев. Выявилось три группы элементов, концентрирующихся в углеродистых осадках современных бассейнов: а) активно (Ag, Bi, Cd, Mo, U), б) умеренно (As, Se) и в) спорадически (Cu, Ni, V, Zn).

В докладе И. А. Немировской (ИО РАН) описывается весьма сложная, многофакторная картина потоков, разнообразных трансформаций и, наконец, захоронения в морских осадках углеводородов (УВ). Углеводороды могут быть аэрозольными и терригенными, в том числе антропогенными, планктоногенными (в составе липидов), и, кроме того, УВ могут иметь нефтяную природу – как природную (УВ-сипы в осадках, поступающие снизу – из нефтеносных толщ), так и антропогенную – от судоходства. На геохимических барьерах, существующих на границах раздела вода/атмосфера, атмосфера/ криосфера, вода/взвесь, река/море, вода/донные осадки происходит концентрирование УВ, и здесь же они наиболее активно трансформируются, так что в осадке захороняются уже УВ, сильно отличающиеся от исходных потоков, поступающих в морскую воду. Поэтому реконструкция первичного состава УВ в осадках и взвесях является весьма трудной задачей вследствие смешения генотипов УВ и наложения различных процессов их трансформации. Тем не менее, несмотря на ряд осложнений, проступает общая тенденция трансформации УВ (главным образом бактериальной): в первую очередь исчезают алканы, а среди них – лабильные низкомолекулярные фракции. Поэтому в составе УВ возрастает доля высокомолекулярных алканов, а также нафтено-ароматических соединений. Показано, что загрязнение морских осадков антропогенными нефтяными УВ, поступающими с континента (особенно из портовых акваторий), локализовано в зоне мелководных осадков и далеко в пелагиаль не проникает.

6б. Молодые осадки. Озера и болота

Кольские и карельские геологи-четвертичники О. П. Корсакова и ее коллеги провели геохимическое изучение колонки осадков послеледникового пресноводного озера на Карельском берегу Кандалакшского залива Белого моря в окрестностях Чупы. По литологическим признакам в колонке отчетливо выделяются две толщи: нижняя терригенная (глинисто-алеврито-песчаная) и верхняя – биогенная, сложенная гиттией и сапропелем с разной долей добавок биогенного (диатомового) кремнезема. Характерно, что по геохимическим данным внутри биогенной толщи отбивается четкая граница (литологически слабо выраженная), отражающая эпизод регрессии моря: смену обстановки прибрежного (солоноватого?) озера с осадками в форме гиттии на континентальную пресноводную, с осадками в форме сапропеля.

По данным новосибирских геохимиков – Г. А. Леоновой, В. А. Боброва и их коллег-биологов, в пресноводном оз. Очки, расположенном в южном Забайкалье на правобережье р. Выдриной, в голоцене сформировалась толща низкокальциевого и низкожелезистого сапропеля мощностью 3.2 м, в котором по глубине колонки установлены значительные колебания основных компонентов – зольности и составляющих органического вещества – остатков фито- и зоопланктона (преобладают), зеленых и сфагновых мхов, хлопьев гумуса. В пробах сапропеля количественно определены золообразующие компоненты и большой комплекс элементов-примесей. Сопоставление этих данных с составом зоо- и фитопланктона, а также с составом придонного неконсолидированного осадка и с кларковыми значениями для мирового «сланца» позволяет интерпретировать генетическую природу компонентов в самом сапропеле (впрочем, в тексте доклада такая интерпретация отсутствует; ее можно найти в монографии Г. А. Леоновой и В. А. Боброва [8; 9]).

Наиболее интересным результатом органо-геохимического изучения органического вещества сапропеля оз. Очки, приведенном в другом докладе новосибирских геохимиков В. Н. Меленевского, Г. А. Леоновой и В. А. Боброва, является независимое (от данных биологического анализа) доказательство присутствия в сапропеле примеси терригенного ОВ. Основная масса сапропеля сформирована, конечно, автохтонно – за счет отмершей биомассы зоо- и фитопланктона. Однако водородные индексы (показатель HI) фито- и зоопланктона равны соответственно 440 и 550 мг УВ/г Cорг, тогда как величина HI для сапропеля существенно ниже – только 330 мг УВ/г Сорг. Это значит, что автохтонное ОВ сапропеля разбавлено другим ОВ, с более низким содержанием водорода. Очевидно, им и является принесенное с берега гумусовое ОВ. Другое аналитическое доказательство присутствия терригенного компонента ОВ – это обнаружение в продуктах низкотемпературного пиролиза (когда из осадка десорбируются углеводороды липидов) – высокомолекулярных н-алканов в диапазоне нС23–нС31 с явным преобладанием нечетных гомологов с максимумом в распределении на нС27–нС29.

В докладе старейшего геолога-четвертичника Республики Коми Эммы Ивановны Лосевой приводятся данные микрозондового анализа коллекции образцов (64 анализа 10 створок) позднеплиоценового диатомита из разреза Омарский Починок в Прикамье. Видовой состав богатого комплекса диатомей был ею монографически изучен еще в 1982 г. Анализы показали, что кроме преобладающего кремния в створках диатомей фиксируются также в разных и весьма изменчивых содержаниях элементы- примеси: Al, Ti, Fe, Mg, Ca, K, S. Никакой интерпретации этим данным не дается. При сравнении набора и содержания примесей в прикамском диатомите с таковыми в миоценовом диатомите шт. Айдахо выявляются некоторые различия. По мнению Э. И. Лосевой, «выяснение причин этих различий возможно лишь при дополнительном изучении других разрезов отложений разного возраста и местоположения».

Н. В. Политова с коллегами из ИО РАН, Карелии, Архангельска и Тулузы провели геохимическое исследование полной колонки керна торфяной залежи длиной 325 см, отобранной в 2010 г. на гряде крупного Иласского верхового болота, в 20 км с ЮВ от Архангельска. Содержания элементов-примесей, нормированные по скандию в форме КО (коэффициенты обогащения) = «Эл/Scосадок/Эл/Scземная кора», для большинства элементов-примесей не превосходят 10, что трактуется как фоновое поступление элементов из биогенного (преобладающего) и литогенного источников. Но у Cd, уже начиная с глубины около 300 см, КО больше 10. При этом верхние 50 см колонки – фускум-торф со степенью разложения 5–15 % и 10 см живого сфагнового мха – заметно богаче As, Sb, Pb и Сd, чем нижние горизонты залежи, что связывают с дальним воздушным переносом из техногенного источника в Европе. Тем не менее (как ни странно!) привноса тяжелых металлов из соседней Архангельской промышленной агломерации в Иласском болоте заметить не удалось.

7. Диагностика осадочных фаций

Определение обстановок осадконакопления с помощью геохимических показателей – самая традиционная задача литологической геохимии [31; 34], поэтому не удивительно, что этой проблеме (с теми или иными вариациями) посвящено больше дюжины докладов.

По данным сыктывкарских литологов А. И. Антошкиной и Д. Н. Шеболкина, литологическая специфика венлокской карбонатной толщи в южной части гряды Чернышева (Северное Приуралье) состоит в изобилии разного рода ооидов, среди которых по комплексу признаков различают образования разного генезиса. Электронно-микроскопическое изучение одной из разновидностей этих образований (а именно ооидов микрозернистого сложения) позволило обнаружить то, что многими литологами только допускалось, но очень редко наблюдалось: явно биоморфные минерализованные пленки, сложенные, по-видимому, силикатом слюдистого типа (преобладают элементы Si, Al, K, Mg, Fe). Такие пленки (минерализованный бактериальный гликокалис?) фрагментарно сохранились между кристаллами одной размерности или на границах зон с разным типом кальцитовых кристаллов. Обилие ооидов, присутствие среди них явно «вадозных» морфотипов, а также ряд других литологических, палеонтологических и геохимических показателей (пониженные значения величин δ13Cкарб и δ18Oкарб) позволяет авторам предположить, что венлокский бассейн седиментации был опресненным и мелководным – вплоть до прекращения седиментации и формирования субаэральных кор выветривания.

В докладе казанского геолога-нефтяника Я. Г. Аухатова вновь (см. также [6; 23]) обращается внимание на особенности состава доманикоидов – нефтематеринских черных сланцев, осадки которых накапливались в депрессионных фациях в условиях некомпенсированной седиментации. Такого рода депрессии, которые автор обозначает как ООНТ (области опускания некомпенсированного типа), он типизирует на тектонической основе, выделяя четыре типа: геосинклинальный, орогенный, платформенный и активизационный. Внутри каждого класса ООНТ выделяются группы, соответствующие генетическим типам структур (краевые прогибы, перикратонные и интракратонные синеклизы, авлакогены и т. д.). В создании геохимической специфики ООНТ разных типов Я. Г. Аухатов ведущую роль отводит сероводородному заражению бассейнов, что, как известно [34], требует серьезного палентологического и геохимического обоснования.

В докладе Н. И. Бойко вновь напоминается хорошо известная особенность состава рифогенных карбонатов — их исключительная чистота, практическое отсутствие терригенной примеси. Помимо чисто абиогенного седиментационного процесса (высокодинамичная среда, удаляющая терригенную взвесь), указывается еще один фактор, биотический: способность некоторых рифообразователей сопротивляться засыпанию осадком, сбрасывая его с себя.

Львовские геологи О. М. Гнилко, С. Р. Гнилко и Л. В. Генералова выделили ассоциации элементовпримесей в глинистых породах (гемипелагитах) Предмармарошского бассейна Украинских Карпат, который в современной структуре представлен шестью тектоническими покровами с возрастом отложений от нижнего мела до эоцена. Среди этих ассоциаций выделены обломочная (Zr, Y, Sc, Ge, Hf, Mo), глинистая (Ti, Yb, Ni, Cu, Pb, Ве, Cr, Zn, Ga, P, Ba), сульфидная (Co, V, Sn, Mn), карбонатная (Sr, Y, Ag, (Mn). Считают, что выявленные в верхнемеловых пестроцветных аргиллитах яловецкой и темно- серых аргиллитах лолинской свит Красношорского и Свидовецкого покровов ассоциации Zn, Mo, Ag, Pb, V, Sc и Mn, Co, Ni «указывают на широкое развитие в бассейне седиментации красных глубоководных глин, местами даже металлоносных осадков». Для ограниченно развитых эоценовых черных сланцев характерна ассоциация P, Mo, Sn, Yb, Ba, Pb, Sc.

На основе изучения морфологии и состава многофазных включений в солях верхнепермского Гданьско-Калининградского солеродного бассейна саратовские геологи О. П. Гончаренко, Г. А. Московский, Д. А. Шелепов и К. А. Маврин пришли к выводу, что в эту часть бассейна происходил подток растворов с калием и магнием из расположенных южнее германо-польских солеродных бассейнов. Кроме того, сделан вывод о нахождении рапы данного бассейна на эвтонической стадии, а также о том, что бассейн периодически был стратифицирован с накоплением сульфата в придонной части, что приводило к формированию кизерита.

Согласно другому докладу саратовских геологов — Г. А. Московского, О. П. Гончаренко, С. А. Свидзинского и их коллег, Гремячинское месторождение калийных солей находилось в период кунгурского галогенеза в тупиковой части Предуральско-Прикаспийского солеродного бассейна. Это обусловило специфичный состав рапы, куда могли поступать рассолы из двух суббасейнов – как из основной части солеродного бассейна, расположенного в центральной части Прикаспийской впадины, так и из Приволжской моноклинали, где в это время начиналось формирование суббассейнов с предельно высокой концентрацией рапы. В итоге сформировались необычные парагенезисы соляных минералов (в частности, галит + сильвин), отличные от нормальной последовательности, обусловленной их относительной растворимостью. В образовании необычного парагенезиса важнейшую роль играли процессы высаливания.

Сибирские литологи А. Г. Замирайлова, Ю. Н. Занин и В. Г. Эдер, изучавшие среднеюрскую толщу на северо-востоке Зап. Сибири, предложили вместо показателя Mo/Mn, в свое время изобретенного В. Н. Холодовым и Р. И. Недумовым [28] для оценки редокса древних бассейнов седиментации, показатель Ni/Mn, поскольку никель «также является, как и Мо, устойчивым в восстановительных условиях ». По этому показателю условия накопления осадков леонтьевской (байосской) и малышевской (батской) свит в скважине Дерябинская ¹ 9 оказались «более восстановительными», нежели осадков леонтьевской и вымской (позднеааленской) свит в скважине Горчинская №1.

В докладе сыктывкарских геохимиков – аспиранта Г. В. Игнатьева и его наставницы, старейшего спектроскописта, кандидата геолого-минералогических наук Тамары Ивановны Ивановой приведены данные количественных определений некоторых элементов-примесей в верхнеюрской сланценосной толще Чим-Лоптюгского месторождения Мезенского сланценосного бассейна. Даже по небольшой выборке (21 проба из 10 скважин) установлены сильные накопления некоторых органофильных и сульфофильных элементов в горючих сланцах (V, Mo, Ni, Co, Zn, Cd), из которых особенно интересно региональное «заражение» всей сланценосной толщи (а не только самих горючих сланцев) молибденом, что, впрочем, требует обязательного подтверждения на больших выборках.

Как можно судить по докладу новосибирских литологинь Е. А. Предтеченской, Л. Д. Малюшко и Л. А. Кроль, в изучении верхнеюрской черносланцевой баженовской свиты Западной Сибири достигнут огромный прогресс. Если раньше литологи различали всего два фациальных типа отложений этой свиты – глинисто-кремнистый фоновый и алевроглинистый турбидитовый, то теперь здесь на основании многочисленных данных бурения нефтепоисковых скважин выделено пять типов разреза, отражающих соответствующие фациальные зоны, закономерно сменяющие друг друга от центральных районов Западно-Сибирской плиты к ее периферии: 1) фация псевдобатиали; 2) фация нижней сублиторали, 3) фация средней сублиторали; 4) фация верхней сублиторали; 5) фация мелководных и прибрежно- морских осадков с дифференцированным рельефом морского дна. Были выявлены подводные возвышенности и иловые впадины различной глубины (в пределах нижней–средней сублиторали не менее 100–200 м, в пределах верхней сублиторали – 50–100 м). Иловые впадины, обогащенные биогенным кремнеземом и Сорг, были приурочены к унаследованным депрессиям, а ракушняковые банки – к подводным возвышенностям морского дна. Высококремнистые аргиллиты и радиоляриевые силициты глубоководных иловых впадин центральной части баженовского бассейна наиболее благоприятны для формирования высокобитуминозных нефтематеринских толщ, а тонкослоистые трещиноватые аргиллиты с прослоями радиоляритов и пелециподовых ракушняков, сформировавшиеся в крыльевых частях подводных возвышенностей, могут служить потенциальными коллекторами углеводородов. С помощью факторного анализа удалось установить, что на состав баженовских осадков сильнее всего влияли глубина бассейна (с чем связаны его окислительный режим, скорость седиментации и гидродинамика), а также содержание в осадках Сорг, биогенного кремнезема и карбонатов и аутигенных минералов – сульфидов и карбонатов.

В докладе В. Т. Сафронова реферируются данные по геохимии черных сланцев карельского (палеопротерозойского в международной шкале) возраста, полученные им при изучении свит хирвинаволок и соваярви в пределах Северо-Карельской синклинальной зоны. Эти высокоуглеродистые (графитсодержащие) породы метаморфизованы в амфиболитовой и эпидот-амфиболитовой фациях, но первоначально представляли собой углеродистые морские осадки. Приведенные данные были получены более четверти века назад и многократно освещались в обобщающей литературе (например, [34; 35; 38]).

В докладе А. Б. Тарасенко из Петербургского горного института для корреляции разрезов верхнефранской, почти немой, так называемой «пестроцветной толщи» Главного девонского поля использована новейшая структурно-генетическая методика проф. С. Б. Шишлова [30]. Немаловажным компонентом этой методики является литохимия [37], с помощью которой А. Б. Тарасенко уточнила объемы литотипов и высказала суждения о генезисе исходных осадков.

В докладе петербуржской литологини М. А. Тугаровой приведены данные изотопного анализа различных морфотипов карбонатов в триасовой толще Шпицбергена. По кислороду внятных трендов не замечено, но по углероду намечается ряд облегчения (т. е. убывания величины δ13Скарб): конкреции – кальцит в трещинах – метасоматические конкрецоиды – биогермы и диагенетические микробиолиты – цианобактериальные маты. Кроме того, в микробиолитах прослеживаются изменения в изотопном составе для внутренних частей (преимущественно микритовых) и зоны их крустификации, представленной или слоистым строматолитоподобным обрастанием, или, чаще, текстурой Конус в конусе.

8. Процессы диагенеза

 Преимущественно диагенезу были посвящены всего два доклада, но зато оба – фундаментального характера.

В докладе Ю. Н. Гурского сконцентрирована колоссальная информация о процессах раннего диагенеза современных и молодых осадков Черного, Каспийского, Азовского, Балтийского, Средиземного, Красного и некоторых других морей, ранее в основном изложенная в его фундаментальной двухтомной монографии [3; 4] и отчасти в серии статей. Если в осадочных породах процессы диагенеза давно завершились и мы можем наблюдать только их конечный результат – комплекс аутигенных минералов, то в осадках можно изучить сам процесс диагенеза на его различных стадиях и выявить факторы, контролирующие процесс: содержание и состав органического вещества (энергетического двигателя диагенеза), скорость седиментации, гидрохимию вод бассейна и др. Суть диагенетических процессов раскрывается при изучении геохимии системы «иловые воды – поглощенный комплекс осадка», в котором происходят процессы катионного обмена и аутигенного минералообразования. Установлено, в частности, четыре типа реакций катионного обмена.

1) Ca–Na-обмен развит во взвеси и верхних слоях осадка и тесно коррелируется с протеканием сульфатредукции. Он проявлен на ранних стадиях преобразования осадочного материала, который попадает из пресноводных условий в морскую воду. Поэтому чаще всего его наблюдали вблизи приустьевых зон моря или при контакте осадочных толщ, содержащих иловые воды разного состава и солености. Однако эта реакция энергетически невыгодна и может идти лишь при резком преобладании Na над Са.

2) Реакция Ca–Mg-обмена отражает процесс селективного поглощения Мg осадком в диагенезе при изменении свойств самого осадка и тоже связана с сульфатредукцией. Эта реакция развивается обычно на более поздних стадиях обмена в системе «осадок – иловые воды». Мg обладает большей энергией поглощения по сравнению с Na. Количество Ca в поглощенном комплексе при этом понижается.

 3) Реакции Na–Mg и Na–K встречаются гораздо реже. Например, вторая реакция установлена на станции 48 в районе Босфора, в колонке осадка длиной 269 см на глубине 2030 м.

4) Реакции катионного обмена «пара на пару» также развиты только локально, например, Са + К переходят в иловую воду, а Mg + Na – в осадок (станция 3 в Азовском море – колонка осадка длиной 415 см с глубины 15 м).

В замечательном докладе воронежского литолога профессора А. Д. Савко показаны широчайшее распространение и полигенетичность цеолитов в отложениях мезозоя и кайнозоя Воронежской антеклизы. В результате многолетних тщательных исследований доказано, что цеолиты группы гейландита– клиноптилолита присутствуют в морских терригенных и карбонатных отложениях различных фаций, но при этом тяготеют к глинистой части осадков. По целому ряду признаков доказывается, что природа таких цеолитов – диагенетическая. А. Д. Савко формулирует необходимые условия формирования цеолитов в диагенезе: а) щелочная среда (именно по этой причине цеолиты находятся в антагонизме с каолинитом, образование которого требует кислой среды); б) присутствие в среде высокореакционного биогенного аморфного кремнезёма; в) присутствие катионов калия и натрия из захороненной морской воды; г) наличие в среде алюминия в глинистых частицах.

9. Геохимия стадиального катагенеза

 В докладе ухтинских геологинь Т. В. Антоновской и Л. П. Черкес сообщаются данные об аутигенной минерализации характерных терригенных пород- коллекторов – среднедевонско-франских отложений Печоро-Кожвинского мегавала Тимано-Печорской провинции, находящихся ныне на глубинах 3000–3400 м. Эта минерализация изменяется по глубинам и представлена карбонатами (кальцитом, доломитом), сульфатами (ангидритом), сульфидами (пиритом) и силикатами (каолинитом), а также регенерационным кварцем. Авторы подчеркивают зависимость катагенетического минералообразования от первичных условий осадконакопления: 1) разные по литологическому составу отложения на одних и тех же глубинах имеют разный набор аутигенных минералов; 2) наоборот, похожие по литологическому составу отложения на разных глубинах имеют одинаковый набор аутигенных минералов.

В докладе казанских геологов А. Н. Кольчугина, В. П. Морозова, Э. А. Королева, А. А. Ескина и И. Н. Плотниковой приведены данные о литологическом составе франского доманика в купольной части Южно-Татарского свода и в Мелекесской впадине. Изученные образцы керна характеризовали интервал разреза 1930–1980 м, в котором бедные органическим веществом кальцитовые известняки чередовались с кремнисто-карбонатными черными сланцами со средним содержанием Сорг, равным 7.16 % (11 образцов). В процессе термического анализа ОВ доманика выгорает с экзоэффектами в температурных интервалах 350–400 и 400–600 °С, что интерпретируется как выгорание углеводородов – соответственно «легких» и преимущественно «тяжелых ». К сожалению, никаких других данных, характеризующих битуминозное вещество доманикитов (хотя бы содержание хлороформенного битумоида ХБ) авторы не сообщают. Вслед за многими предшественниками, формирование углеродистого осадка авторы связывают с благоприятными фациями (тиховодными и даже застойными, в неглубоких депрессиях на шельфе) и с поставкой СО2 и SiO2 из вулканического источника. Постседиментационные изменения карбонатных и карбонатно-кремнистых пород доманика выражаются главным образом в перекристаллизации микритового кальцита до спарита, частичной доломитизации первичных известняков, а также выполнении разнообразных пустот и трещин агрегатами вторичных минералов.

В докладе саратовских геологов А. Д. Коробова, Л. А. Коробовой, А. Т. Колотухина, В. М. Мухина и Р. И. Гординой описан процесс катагенетической альбитизации плагиоклазов в нижнеюрских песчаниках, находящихся в двух контрастных тектонических обстановках: в области крупной геодинамической аномалии (Красноленинский свод), где находится Талинское месторождение и в относительно спокойной тектонической обстановке Мегионского месторождения (Нижневартовский свод). Оказалось, что в первом случае происходит тотальное растворение плагиоклазов с выносом кальция – деанортизация, так что вторичный альбит формируется в кавернах выщелачивания зерен терригенного плагиоклаза. Во втором же случае дело сводится к появлению альбитовых каемок регенерации на зернах терригенного плагиоклаза, для чего требуется привнос натрия. Наиболее вероятным источником натрия считают поступающие снизу горячие Cl–Na рассолы. Пытаясь сопоставить полученные данные с результатами изучения метасоматических формаций, авторы приходят к выводу, что в толщах песчаников протекали два процесса, сходные с пропилитизацией и сернокислотным выщелачиванием (с преобладанием именно второго).

Согласно сообщению московских геохимиков Ю. В. Ростовцевой и В. Н. Кулешова, изотопный состав миоценовых карбонатов Керченско-Таманского региона может служить индикатором их генезиса. В частности, вторичные доломиты среднего сармата отличаются более тяжелым изотопным составом углерода по сравнению с замещенными ими известняками. Считают, что доломитизация происходила под действием подземных углекисло-метановых магний- и сульфатсодержащих минерализованных вод, что объясняет формирование доломита в парагенезисе с гипсом, а источником магния в растворах могли быть глинистые породы. Заметим, что такие (катагенетические!) процессы давно и многократно описаны в литературе (например, [36, с. 218–421].

По данным томских геохимиков – аспиранта В. И. Рыбалко и его наставника, проф. С. И. Арбузова, изучивших 93 пробы среднеюрских углей Табасского бассейна Ирана, по мере нарастания угольного «метаморфизма» (т. е. катагенеза) в ряду марок ГЖ → КЖ+А происходят закономерные изменения зольности, состава золы и содержания элементов- примесей в угле. Зольность в общем возрастает, зола обедняется большинством элементовпримесей, тогда как угли в целом, наоборот, обогащаются примесями. На примере изменения величины индикаторного отношения Th/U показано, что уран при метаморфизме выносится на фоне относительно малоподвижного тория. В то же время отношение La/Yb не показало заметного изменения, хотя в целом тяжелые лантаноиды в процессах угольного метаморфизма несколько подвижнее легких.

10. Рассольный катагенез

В докладе киевских геологинь Н. П. Сюмар и С. Н. Стадниченко описываются эпигенетические минералы (галит, сильвин, ангидрит, барит, целестин и некоторые другие) в межсолевых и подсолевых нижнепермских отложениях юго-востока Днепровско- Донецкой впадины. Эта минерализация порождена рассольным катагенезом, и в частности проникновением в красноцветную толщу каратамышской свиты рассолов из вышележащей эвапоритовой соленосной толщи. Процессы рассольного катагенеза проявились наиболее интенсивно в тектонических зонах повышенной проницаемости, в том числе в боковых контактах солянокупольных структур.

В докладе ухтинских геологинь Н. В. Берг и Н. С. Сиваш обсуждаются факты присутствия в палеозойском осадочном чехле Ухтинской антиклинальной структуры проявлений полиметаллов, пространственно ассоциированных с битумопроявлениями. Рудопроявления контролируются разрывной тектоникой и в основном сосредоточены в наиболее проницаемых зонах пересечения разломов северо-западного и северо-восточного простираний. Минеральный состав проявлений (пирит, марказит, гематит, сфалерит, галенит, халькопирит, арсенопирит, самородное серебро, а из жильных минералов – кварц и халцедон, иногда опал, флюорит, барит) очень напоминает оруденение Миссисипского типа. Это сходство усугубляется минералогическими признаками рассольного эпигенеза (катагенеза), проявленными в породах доманиковой и сирачойской свит верхнего девона. Исходя из данных о минерализации и составе горячих рассолов в глубоких горизонтах чехла данного региона, авторы допускают, что минерализация формировалась поступавшими снизу металлоносными рассолами. Это весьма правдоподобное заключение, однако, не дает оснований делать вывод о совместной миграции нефти и металлов в гидротермальных растворах («четко прослеживается факт совместной миграции рудного вещества и углеводородов»). Как показано в книге С. В. Аплонова и Б. А. Лебедева [1] парастерезис (а не парагенезис!) руд и битумов возникает потому, что рудообразующие растворы использовали те же самые пути миграции, по которым ранее двигались нефтегазовые флюиды; однако эти процессы могут быть разделены промежутком времени в десятки или даже сотни миллионов лет.

11. Флюидный литогенез

 Как уже сказано, эта тема на Сыктывкарском форуме оказалась «модной» и освещалась во многих докладах.

Красноярские геологи С. С. Бондина, С. А. Ананьев, Т. А. Ананьева, Р. А. Цыкин изучили необычные красноцветные известняки нижнего кембрия, выходящие в отрогах Восточного Саяна на окраине Красноярска – на разрабатываемом Торгашинском месторождении известняков. Выяснилось, что на самом деле первичная окраска этих пород серая, а красноцветность создается импрегнацией известняков по трещинам дисперсным гематитсодержащим каолинит-кварцевым материалом (с примесями гидрослюд и мусковита) – гидротермальными аргиллизитами. В составе этих образований определены в общей сложности 28 минералов, среди которых найдены и такие экзотические, как нонтронит, тосудит, гиббсит, тальк, бертьерин, берналит, гояцит, магнезиокафролит и др. Авторы приходят к выводу, что глинистые продукты в торгашинских известняках являются типичными железистыми аргиллизитами кварц-каолинитового парагенезиса. Предполагается, что тектоническая деформация и дробление карбонатной толщи сопровождались внедрением напорных низкотемпературных гидротерм, отложивших аргиллизитовый материал. Этот процесс носил флюидизатно-эксплозивный характер и привел к появлению пород-флюидолитов. Необходимо отметить лишь одно (к сожалению, довольно распространенное в геохимической литературе) недоразумение в этом докладе, а именно – «геохимическую» трактовку отрицательной корреляции кварц–каолинит и соответственно такого же антагонизма Si–Al. На самом деле, никакого «природного смысла» в такой корреляции нет: она является просто математическим артефактом – неизбежным следствием существенно двухкомпонентного характера (преобладание кварца и каолинита) замкнутой системы процентных величин: больше одного – меньше другого, и наоборот [25].

Екатеринбуржские литологи – Л. В. Кокшина со своим наставником Г. А. Мизенсом – сообщили данные, свидетельствующие о протекании флюидного литогенеза в находящихся на стадиях глубинного катагенеза верхнедевонских и нижнекарбоновых полевошпатовых и кварц-полевошпатовых петрокластических граувакках Магнитогорской зоны Южного Урала и Боровской зоны на юго-западе Зап. Сибири. В Боровской зоне на это указывает присутствие «атипичных» аутигенных минералов, не соответствующих фоновым минеральным ассоциациям стадиального катагенеза: цеолитов (клиноптилолита и натролита), сульфидов (в том числе сфалерита), флюорита, иногда и сульфатов (барита и целестина). В Магнитогорской зоне улики флюидного катагенеза не столь очевидны («атипичных» минералов здесь нет), но о его былом протекании свидетельствует текстурная неоднородность пород и ряд других, более тонких признаков. Например, здесь в обнажениях по р. Урал наблюдались ориентированные цепочки светлых изометричных пятен диаметром до нескольких миллиметров, сложенных в основном пренитом, а вдоль этих цепочек – насыщение породы густоокрашенным пумпеллиитом, с размером чешуй до 0.3– 0.4 мм. Истолкование механизмов флюидного минералообразования допускает разные подходы и всё еще во многом остается дискуссионным.

В докладе В. Г. Колокольцева (ВСЕГЕИ) и его соавторов, геологов из Петербурга (А. В. Брылина) и Когалыма (К. Г. Скачек) детально описывается обнаруженный ими любопытный феномен – окварцевание и карбонатизация пластов верхнеюрских бурых углей, вскрытых скважинами в Широтном Приобье. Эти метасоматиты авторы считают наложенно- эпигенетическими (катагенетическими), порожденными флюидными воздействиями. Альтернативная (диагенетическая) трактовка этих метасоматитов не обсуждается и даже не упоминается.

В докладе саратовских геологов А. Д. и Л. А. Коробовых рассматривается формирование аутигенных минералов титана в меловой терригенной толще Обь-Иртышского междуречья, претерпевшей гидротермальное воздействие (флюидный литогенез). Формирование аутигенных лейкоксена и анатаза тесно сопряжено с эпигенетической каолинизацией и кальцитизацией, причем анатаз ассоциируется с триклинным структурно совершенным каолинитом. Очевидно, что источником титана послужило разложение темноцветных породообразующих (из обломков и цемента), а также терригенных акцессорных минералов. В отличие от меловой толщи, юрские отложения этого региона (площади Межовская, Веселовская, Чебачья), подвергшиеся только эпигенетическому оглеению, не обнаруживают заметного формирования аутигенных минералов титана, хотя и здесь протекала каолинизация и карбонатизация (сидерит, анкерит и доломит). Важной особенностью является структурное несовершенство каолинита, ассоциирующего с сидеритом. Предполагается, что минералы титана здесь не формировались ввиду низких значений рН среды.

В докладе казанского литолога Э. А. Королева описаны литологические признаки флюидного литогенеза, а именно прорыва газонефтяных флюидов из былых нефтяных залежей – через покрышки-флюидоупоры эвапоритовой толщи казанского яруса. Здесь в свое время под гипсовой покрышкой сформировалась Сюкеевская залежь битумов. Восточное крыло Сюкеевской брахиантиклинали частично срезано водами Куйбышевского водохранилища, это создало для казанских литологов уникальную возможность – пронаблюдать в обнажении пути восходящей миграции газоводных флюидов – от кровли битумной (некогда нефтяной) залежи вверх, в породы-флюидоупоры. Здесь сформировались вертикально-ориентированные тела, выполненные минеральными новообразованиями, заполнившими былые пути миграции газонефтяного флюида по тектоническим проницаемым зонам. Детальное изучение позволило выделить три морфотипа таких тел: 1) травертиновые штоки, 2) брекчиевые штоки и 3) трещинно-жильные образования. Кроме того, в кровле битумной залежи наблюдается еще один морфотип вторичных образований – заполнение трещин гидроразрыва (прожилки волокнистого гипсаселенита). Интерпретация тонких литологических наблюдений позволила сделать выводы о механизмах флюидного минералообразования, который мог протекать как метасоматическим путем (с растворением и выносом вещества вмещающей породы-флюидоупора), так и путем заполнения открытых трещин и субгоризонтальных зон проницаемости на контактах пластов.

В докладе екатеринбуржских (Л. В. Леонова, С. П. Главатских) и казанского (А. А. Галеев) литологов приводятся данные об элементом составе флюидогенных бактериоморфных минеральных новообразований в нижнедевонских биогермах – в скальных выходах на берегу р. Реж (восточный склон Среднего Урала). Колония табулят минерализована кальцитом, опалом, кварцем, мельниковитом и битумом, причем считают, что минерализация происходила в прижизненном состоянии кораллов и трубок червей-симбионтов – когда колония оказалась в газово-битумном пузыре. Присутствие в бактериоморфной минерализации Si, Mg, Fe, Hg, Cd, а также Zn позволяет думать, что все эти элементы содержались и в самом газонефтяном флюиде.

В докладе В. И. Лысенко описывается карбонатная цементация галечников таврической серии, сформированная на пляжном скальном мелководье в бухте Ласпи – в поле разгрузки на дно метана с небольшой примесью тяжелых углеводородов, тяготеющей к наблюдавшемуся на берегу участку пересечения разломов. Многолетние наблюдения (2004–2013 гг.) позволили выявить тонкие детали процесса выделения газа в точках разгрузки – покмарках, которых на площади 500 м2 насчитывалось в разные годы от 10 до 20. Окисление метана метанотрофными бактериями генерирует СО2, идущий на формирование арагонита и кальцита, скрепляющих гальки. Характер биоморфных включений в образующемся конгломерате не оставляет сомнений в очень молодом возрасте карбонатного цемента – в геологическом смысле процесс карбонатизации протекает практически мгновенно. На этом основании (подкрепленном рядом косвенных соображений) автор считает сильно завышенными определенные радиоуглеродным методом цифры возрастов метаногенных карбонатных построек в глубоководной сероводородной зоне (шельф и континентальный склон) Черного моря.

В докладе геолога-уранщика из московского ВИМСа И. Г. Печенкина приведен целый ряд «улик» флюидного литогенеза в форме субвертикальных цилиндрических или конических трубообразных тел. Множество скоплений таких тел самого разного размера и в различных вмещающих породах было задокументировано геологами-уранщиками в СССР более полувека назад, но в силу секретности их работы такие факты долгое время находились вне сферы научной геологической литературы. Подчеркивается регионально-геологическая закономерность проявлений флюидного литогенеза: они тяготеют к краевым частям артезианских бассейнов и приурочены к разрывным нарушениям. В строении субвертикальных тел, описанных в Арало-Кызылкумской системе дислокаций и на Питнякском поднятии в Туркмении, отмечается определенная зональность. Внутренняя часть тел рыхлая или слабосцементированная с низкими (меньше чем во вмещающей породе) содержаниями полезных компонентов, внешняя – на крепком цементе различного состава: гидроксиды железа и марганца, кальцит, ратовкит и др. с наиболее высокими концентрациями ряда элементов – Мо, As, Zn, W, Co, Ni, Cr, TR и др.

В докладе томских литологов-нефтяников Н. Ф. Столбовой, В. А. Кринина и Е. Р. Исаевой сообщается об использовании показателя U/Al2O3, который определяется в кернах скважин ядерно-физическим методом запаздывающих нейтронов. Оказывается, пониженные значения этого показателя (против некоторого фонового значения, равного 0.18х10-4 ) указывают на углекислотные метасоматические процессы выноса вещества, приводящие к разуплотнению пород вследствие создания в них пустотного пространства и, следовательно – к улучшению их коллекторских свойств. Это позволяет проводить своеобразный «каротаж» скважин, нанося на разрезы значения показателя U/Al2O3, обозначая зоны отрицательных аномалий и таким образом выделяя в разрезе интервалы разуплотнения. Напротив, интервалы с положительными аномалиями по U/Al2O3 указывают на проявления инфильтрационного эпигенеза, ведущего к окислению углеводородов и ухудшению коллекторских свойств пород вследствие их уплотнения.

В докладе геолога «Лукойла» А. И. Сухарева, в продолжение его прежних публикаций, приводятся данные о наложенных гидротермально-метасоматических (флюидных) процессах, протекавших в нефтегазоносных пластах неокома Большехетской синеклизы (Зап. Сибирь). Главным признаком минеральных ассоциаций, порожденных именно таким и процессами, автор считает показанную на картах пространственную связь их со структурно-тектоническими факторами, т. е. в конечном счете – с проницаемостью толщ для глубинных флюидов. Такую же пространственную корреляцию автор усматривает и для «литогеохимических аномалий» таких элементов, как Si, Fe, К, Na, Ti, Sr, F, S, P и As.

Бывший магаданец, исследователь геологии Чукотки, ныне преподаватель Петербургского университета И. В. Тибилов размышляет о природе так называемых крупнообъемных минерально-геохимических аномалий, характерных для позднемезозойских толщ Чукотского региона, в частности – для терригенных и вулканогенно-терригенных отложений мырговаамской серии (поздняя юра–неоком), заполняющих проградационный прогиб. И. В. Тибилов обращает внимание на несоответствие двух величин: 1) «стратиграфической» мощности осадочных толщ (более 7, в отдельных разрезах до 14 км) и 2) реально замеренной сейсмическими методами мощности на поднятых блоках дорифейского фундамента, кровля которого находится на глубине 1– 3 км. В итоге он приходит к ошеломляющему выводу о том, что формирование проградационных прогибов было «обусловлено процессами глубокой гипогенной дезинтеграции пород осадочного чехла и их практически полным переотложением в наложенном осадочном прогибе, ось которого последовательно перемещается в пространстве. Предполагаемая большеобъемная дезинтеграция пород плитного комплекса сродни глубокому разложению горных пород в корах химического выветривания – под воздействием восходящих сравнительно низкотемпературных глубинных флюидов ». Из этой концепции вытекает, что регионально проявленные ореолы геохимических и минералогических аномалий в осадочных комлексах чукотских мезозоид имеют эпигенетическую (метаморфометасоматическую) флюидогенную природу, что и обусловливает их генетическое и вещественное единство.

Тюменские геологи-нефтяники С. В. Шадрина, И. Л. Крицкий и А. Ю. Никифоров обнаружили и описали уникальное явление – множество стилолитов в толще заметно измененных кислых эффузивов и кристаллокластических туфов, вскрытых скважиной в интервале глубин 2609–2645 м. Более того, в сутурных швах, рассекающих эффузивы, заполняющая масса, представленная вторичными минералами (смешанослойными глинистыми, а также сидеритом, рутилом и гидроксидами железа), оказалась пропитана битумом. В туфах же (несмотря на то, что они нефтенасыщены) сутурные швы стилолитов битумов не содержали, что указывает на образование здесь стилолитов уже после прихода нефти в коллектор. Природа этого уникального явления – стилолитообразования в магматических (а не осадочных) породах – осталась неясной. Вероятнее всего, это результат сильного флюидного воздействия на кристаллические породы, в которых (в результате процессов гидротермального выщелачивания?) возникли зоны проницаемости.

12. Инфильтрационный эпигенез

Уфимские геологи В. М. Горожанин и С. В. Мичурин, изучавшие важный для стратиграфии нижнего карбона разрез Верхняя Кардаиловка на р. Урал, где обнажена граница визейского и серпуховского ярусов, описали в заведомо морской, вулканогенно- глинисто-кремнистой визейской толще прожилки кристаллического гипса. Очевидно, что этот гипс эпигенетический, но важно то, когда минерал мог образоваться. Легкий изотопный состав сульфатной серы (величины δ34S в двух образцах составляют –16.4 и –42.6 ‰) подсказывает, что сульфатная сера унаследовала изотопный состав диагенетического пирита. По мнению авторов, эпигенетический процесс закарстования визейских слоев (с окислением пирита) был недавним (современным или неогеновым). Из такой трактовки следует важный стратиграфический вывод – об отсутствии стратиграфического перерыва между слоями верхнего визе и перекрывающих их серпуховских известняков и, следовательно, о пригодности данного разреза в качестве так называемого GSSP – стратотипического разреза глобального значения (global stratotype section point).

Казанские литологи Э. А. Королев, А. И. Бахтин и Д. И. Петрова описали процессы древнего (и отчасти современного) гипергенеза, которым подвергалась верхнеюрская терригенно-глинистая толща на территории Татарстана и Ульяновской области. Этот процесс протекал в течение многих миллионов лет – в течение всего кайнозоя. В результате здесь наблюдается следующий обобщенный минеральный профиль зоны гипергенеза: гётит + гидрогётит → лимонит + ярозит → гипс → кальцит. Эта последовательность отражает изменение кислотности просачивающихся сверху растворов: от кислых вверху до слабощелочных внизу. Однако периодические тектонические воздымания территории приводили к понижению базиса эрозии, в результате чего усиливалась инфильтрация и минеральные зоны смещались вниз по разрезу, накладываясь на нижележащие зоны. Это детально изучено на материале известковых конкреций, образующих цепочки в верхней (гётит-гидрогётитовой) зоне. Их материал растворялся, замещался гидроксидами железа и частично вновь переоткладывался в пределах сульфатных зон2. Детальная документация этих минеральных трансформаций позволяет судить о цикличности климатических и тектонических процессов в течение кайнозоя. В другом докладе Э. А. Королев, А. И. Бахтин и В. М. Николаева на основе термодинамических расчетов попытались оценить рН аутигенного минералообразования и получили оценки кислотности среды от сильнокислой (рН >2) в участках окисления пирита до нейтральной и далее слабощелочной (рН= 7–8) в зонах осаждения вторичного кальцита. При этом гипсовый горизонт является как бы переходным, маркируя границу кислой и щелочной гидрохимических зон в профиле гипергенеза.

2Заметим, что авторы называют такой процесс рециклизацией, чего делать не следует. Рециклизация – это размыв, перенос и вступление обломочного материала (например, зерен кварца или акцессориев) в новый осадочный цикл, т. е. повторное отложение осадка в более молодом бассейне – иногда спустя сотни миллионов лет после первичной седиментации (например, рециклизация рифейского кварца в девонской толще) [34; 36]. Перенос же вещества в растворе вниз по профилю выветривания (иллювиальный процесс, столь характерный для почвенных профилей) – рециклизацией не является, так как вещество откладывается в более древних слоях той же колонки.

В одном из докладов И. И. Никулина на основании обработки данных полуколичественного спектрального анализа около 3000 проб отложений Вишерского алмазоносного района (участок «Рассольный ») на основе корреляционного анализа выделил геохимические ассоциации элементов-примесей по семи стратиграфическим единицам (но не по отдельным литотипам в пределах этих стратонов) и построил карты геохимических аномалий по сети скважин. Поскольку интерпретация этих данных практически отсутствует, из них трудно извлечь содержательную информацию о генезисе алмазоносных пород, в отношении которых уже несколько лет ведется ожесточенная дискуссия. При этом те выводы, которые все-таки делаются, выглядят амбивалентными; например, автор отмечает, что доломиты колчимской свиты силура «отличаются от обычных карбонатных пород во много раз повышенными содержаниями Zn, Pb, W, Co, Zr, Cu, Mo и Ba, что, скорее всего, обусловлено привносом этих элементов из размытых карстовых воронок или последующими гидротермальными процессами». Таким образом, сакраментальное «или» оставляет генетическую проблему полностью открытой.

13. Нафтогенез

Процессы нефтегазообразования (нафтогенеза) тесно коррелируются с процессами катагенеза и флюидного катагенеза, так что разделение их нередко чисто условное.

Согласно представлениям львовского геолога К. Г. Григорчука, наиболее благоприятными для миграции нефтегазовых флюидов являются глубины 1.5–5.0 км (температура 80–150 °С), когда проходила максимальная генерация газовых и жидких продуктов деструкции органического вещества, а также наиболее интенсивная дефлюидизация глинистых толщ. При этом, на этапе тектонической инверсии осадочных бассейнов возникают субгоризонтальные зоны повышенной флюидопроводимости, имеющие тектоно-физическую природу и располагающиеся, согласно его расчетам, в интервалах глубин 1–1.3; 1.8–2.0; 2.8–3.0; 4.0–4.7; 6.3–7.9 км. На активном подэтапе эксфильтрационного катагенеза эти зоны осуществляют флюидопроводящую роль.

В одном из докладов петербуржских литологинь В. А. Кошелевой и Э. И. Сергеевой приводятся данные о содержаниях Сорг, СН4 и тяжелых углеводородов (ТУВ) в голоценовых донных осадках на юго-западе Карского моря – на Восточно-Приновоземельском лицензионном участке-1. Содержание Сорг (отчасти терригенного) в основном контролируется глинистостью осадков, тогда как аномальные содержания метана и ТУВ приурочены к структурам с повышенной мощностью осадочного чехла, вблизи разлома, проходящего вдоль Викуловского мегавала. Такое распределение с очевидностью указывает на подток газов в неоген-четвертичные осадки из подстилающих мезозойских нефтегазоносных толщ. В то же время (другой их доклад) в более спокойной тектонической обстановке на лицензионном участке-2, концентрации метана и ТУВ в голоценовых осадках не выходят за пределы фоновых – свидетельство того, что здесь подтока нефтегазовых флюидов не происходило.

14. Рудогенез

Непосредственно данной теме было посвящено как минимум 10 докладов, косвенно она затрагивалась и во многих других сообщениях.

Своебразие рифтовой впадины Гуаймас в центральной части Калифорнийского залива заключается в наличии здесь мощного осадочного чехла, в результате чего разгрузка субмаринных гидротерм осуществляется не на базальтах, а в толще осадков. Путем сравнения гидротермально-измененных осадков с реперными (неизмененными) осадками Е. В. Блинова установила, что в результате взаимодействия гидротерм с осадками одни элементы-примеси (сульфофилы Cu, Co, Zn, Cd и Fe) приносятся в осадок, формируя сульфидную минерализацию, тогда как другие (литофилы K, Rb, и Ba, а также сульфофилы As, Sb), наоборот, выщелачиваются из осадка и переходят в гидротермальный раствор. Такой (метаморфизованный) гидротермальный раствор может породить минерализацию, отличную от той, которая откладывается «курильщиками», гидротермы которых формировались только в базальтах океанского дна.

Доклад петербуржского минералога А. И. Брусницына ярко иллюстрирует слова царя Соломона: «Во многой мудрости много печали; и кто умножает познания, умножает скорбь». В России сейчас мало кто обладает столь же обширными познаниями в минералогии и геохимии марганца, как А. И. Брусницын, много лет изучающий вулканогенно-осадочные месторождения в девоне Южного Урала, а в последние годы охвативший своими исследованиями и рудогенез марганца в палеозое Севера Урала и Пай-Хоя. Однако, собрав массу анализов и сопоставив геохимические спектры (содержания элементов-примесей, нормированные на «полностью литогенный » Al) заведомо гидротермальных ЖМК и ЖМ-корок океана с осадочными (седименто-диагенетическими) ЖМК Балтийского, Белого и Карского морей, А. И. Брусницын обнаружил столь сильные дисперсии, что подверг сомнению значимость даже таких элементов-примесей, которые издавна считались индикаторами гидротермального процесса. Единственное исключение сделано им для РЗЭ, в диагностической ценности которых он пока еще не сомневается.

В согласии со всеми предыдущими исследованиями московские геологи А. Ф. Георгиевский и В. М. Бугина отметили в своем докладе, что фосфоритообразование в эдиакарском Окино-Хубсугульском бассейне происходило главным образом метасоматическим путем – путем диагенетической фосфатизации доломитовой матрицы. Наиболее яркими геохимическими индикаторами фосфатсодержащих отложений оказываются As и Ba, входящие соответственно в анионную и катионную позиции фосфата кальция.

По данным узбекских геологов А. Д. Гончара, А. Н. Смирнова и С. Т. Хусанова, в богамбирской свите палеозоя Западного Узбекистана присутствуют золотоносные кремнистые образования, определенно тяготеющие к зоне глубинного Северо-Нуратинского разлома. Эти кремни трактуются как метасоматические, однако при стратиграфических исследованиях они могли ошибочно приниматься за стратифицированные образования, т. е. рассматриваться как первичные силициты. Аналогичный случай известен и у нас на Пай-Хое, когда при геологической съемке гидротермально-измененные эффектные фарфоровидные кремни белого, розового и желтоватого цветов были ошибочно приняты за особый тип разреза верхнего девона [32, с. 336].

В докладе екатеринбургских и австрийского геологов М. Т. Крупенина, А. А. Гареева и В. Прохаски на основе изучения флюидных включений было показано, что синрудный кварц из гнёзд выполнения во вмещающих саткинских доломитах и кварц из гнёзд в магнезитах сформирован из высокосолёных рассолов, имеющих эвапоритовое происхождение. В итоге подтверждается высказанная ими ранее идея о том, что магнезиты Саткинского месторождения сформировались при нагреве первичноэвапоритовых рассолов на этапе рифтогенного разуплотнения в начале среднего рифея.

Таджикские геологи Ф. А. Малахов и А. Р. Файзиев дали подробное описании геологии и минералогии месторождения мраморного оникса Патру в Южном Тянь-Шане. Этот полудрагоценный декоративный камень является важной статьей экспорта Таджикистана с запасами в несколько сотен тонн. Месторождение размещается в складчатой терригенно- карбонатной толще лятобанской свиты нижнего мела и контролируется серией выполненных ониксом трещин отрыва, по которым происходило движение горячих углекислых растворов. Изучение флюидных включений в кальците показало, что образование ониксовой минерализации происходило при температурах 60–200 °С и давлениях 50–70 бар. Горячие высоконапорные сульфатно-хлоридные и гидрокарбонатно-хлоридные битумсодержащие растворы, циркулируя через карбонатные породы лятобанской свиты, выщелачивали их, приобретая преимущественно гидрокарбонатно-кальциевый состав. Попадание растворов в открытые полости влечет за собой падение давления, углекислота и другие газовые компоненты отделяются в виде пузырьков, и раствор становится пересыщенным по карбонату. При этом появляются многочисленные центры кристаллизации и происходит мгновенное выпадение тонкозернистых частиц кальцита, образующих колломорфные текстуры. Характерной особенностью ониксов, образующихся при вскипании растворов, является сосуществование жидко-газовых и газово-жидких включений. Интенсивная потеря углекислоты на дневной поверхности, как правило, приводит к формированию травертинов, а не ониксов (при этом наличие травертинов оказывается отличным поисковым признаком на ониксы). Гидротермы считаются не магматическими, а вадозными [т. е. в терминах литогенеза – катагенетическими?]. Гидротермальный [катагенетический?] процесс формирования ониксовой минерализации не является чем-то исключительным; авторы указывают, что «в аналогичных геологических условиях образуются также залежи целестина, целестинобарита, флюорита, барита и других минералов альпийского рудогенеза».

В докладе йеменских геологов М. Матташа и М. Аль-Хаджа дана минералогическая и геохимическая характеристика барит-полиметаллической минерализации на площади около 400 кв. м, развитой в юрских отложениях в долине Вади-аль-Масила (Йеменская Республика). Считают, что рудоотложение связано с проникновением по разломам гидротермальных растворов и их воздействием на первичные карбонатные отложения известняков и доломитов, причем допускается, что возраст многоэтапного наложенного оруденения находится в широком интервале от мела до антропогена. При этом обращает на себя внимание геохимическая аномальность некоторых вмещающих пород: повышенные концентрации Pb обнаружены в кремнистых известняках, доломитах и кремнекластическом материале, заполняющем прожилки. Может быть, это указывает на частичную сингенетичность свинцового оруденения?

В докладе сыктывкарского (некогда воркутинского) геолога С. А. Онищенко приведены новые данные по геохимии золотоносной хомолхинской свиты рифея на крупном месторождении Голец Высочайший в Ленском золотоносном районе (Байкало-Патомское нагорье), полученные путем анализа кернов четырех поисковых скважин. Как известно, коренная золотоносность отложений на Гольце Высочайшем была открыта В. А. Обручевым еще в 1890 г., когда он – в то время единственный (!) штатный геолог на всю Сибирь – был командирован своим иркутским начальством в Ленский район, где издавна разрабатывались россыпи. Там он и сделал свое замечательное открытие – обнаружил россыпь высоко над уровнем речных долин – на крутом склоне Гольца Высочайшего. Он сразу понял, что источником россыпи было коренное золото, тесно коррелирующее с сульфидами в древних черных сланцах, слагающих голец (о «кубиках» пирита как надежном поисковом признаке богатых россыпей прекрасно знали все Ленские старатели). В отношении источника первичного золота в сульфидах у В. А. Обручева ясности не было; он допускал, что золото в древнюю осадочную толщу поступало из гранитов. Теперь, в 3-м Миллениуме, гениальные прозрения В. А. Обручева могут быть несколько детализированы с помощью современной изотопной геохимии. Несомненная сингенетичность сульфидов (пирита и пирротина) в хомолхинских черных сланцах, тяжелый изотопный состав сульфидной серы (δ34S пирита на месторождении от +4.5 до +7.9 ‰, а на удалении от месторождения от +2.9 до +4.1 ‰), полное отсутствие связей золота с составом вмещающих пород (в частности, с содержанием Сорг), определенная корреляция Au–As (хотя геохимический ореол мышьяка может и не совпадать с контуром золотоносности) – всё это позволило С. А. Онищенко отнести золотоносность к гидротермально-осадочному типу (который в западной литературе именуют эксгалятивно-осадочным – SEDEX).

На территории Западной Сибири располагается уникальный геохимический объект – Нарымский железорудный горизонт верхнего мела – протяженностью более 1200 км, шириной в Каргасок-Колпашевском Приобье около 260 км, мощностью до 30– 35 м. Суммарная мощность оолитовых железных руд в этом горизонте оценивается в 7.5 м. Эти цифры показывают, что запасы железной руды составляют здесь сотни миллиардов тонн. Профессор В. М. Подобина по фораминиферам точно определила возраст горизонта – коньякский. К сожалению, полное отсутствие геохимии и какой-либо интерпретации литолого-минералогических данных не позволяет высказать суждение о генезисе этого геохимического феномена. Ранее мы (как и многие другие) связывали накопление железа с размывом железистых кор выветривания на суше. Но этому как будто противоречит кварц-полевошпатовый (а не кварцевый) состав песков, вмещающих линзы оолитовых железных руд, а также эпидот-роговообманковая ассоциация акцессориев.

В докладе новосибирских геохимиков Н. А. Рослякова и С. М. Жмодика приведены общеизвестные данные о геохимии урана, но дан и очень полезный для неспециалистов перечень существующих геолого-промышленных типов гипергенных месторождений урана. Всего таких типов восемь; из них наиболее значимым является расположенный преимущественно в Казахстане3 тип гидрогенных руд, формирующихся на границе выклинивания региональных зон пластового окисления.

3В открытие и изучение этих месторождений вложен огромный труд российских (советских) геологов, но теперь об этом «не принято» вспоминать. В итоге в настоящее время Казахстан стал крупнейшим в мире (!) экспортером урановых руд – и Россия вынуждена их покупать…

 

В докладе сотрудников ИГЕМ РАН Е. Э. Тюковой, И. В. Викентьева, Н. В Трубкина и Р. И. Выхристенко проведено сравнение сульфидной минерализации вмещающих пород двух золоторудных регионов – зеленосланцево-измененных флишевых верхнепалеозойских и мезозойских черных сланцев Верхней Колымы и несколько слабее метаморфизованных (пренит-пумпеллиитовая фация) вулканогенно- осадочных отложений силура на Северном Урале. Микрозондовое исследование разнообразных морфотипов пирита и замещающих его сульфидов обнаружило черты большого сходства (при наличии некоторых региональных особенностей). Общими оказались обусловленное контактовым или региональным метаморфизмом замещение пирита пирротином, вызванное этим процессом сбрасывание примеси As из раннего пирита во флюид, последующее формирование новообразованных фаз – поздних мышьяковистых пиритов и арсенопирита. Авторы считают, что «микрогеохимическая ... или кватаронная концепция ... образования мышьяковистого пирита и далее арсенопирита является, по-видимому, фундаментальной и применима к эволюции минеральных фаз системы Fe-As-S независимо от региона».

15. Техногенные процессы. Экологическая геохимия

В докладе В. А. Даувальтера путем опробования донных отложений оз. Имандра на 12 станциях, с последующим факторным анализом выявлены три фактора, определяющих загрязнение донных осадков промышленными стоками. Фактор 1 (ответственный за 37 % общей дисперсии) – это сбрасываемые в озеро отходы добычи и обогащения апатито- нефелиновых руд ОАО «Апатит». Фактор 2 (23 % дисперсии) – влияние комбината «Североникель», а фактор 3 (10 % дисперсии) – главным образом влияние стоков Оленегорского ГОКа.

Московский геохимик В. П. Шевченко и его коллеги из ИО РАН, МГУ и Архангельска провели изучение донных осадков оз. Пежихерье, расположенного на территории Кенозерского национального парка на юго-западе Архангельской области. Это дало возможность выбрать станцию с природным геохимическим фоном, не искаженным техногенным загрязнением. В результате опробования колонок длиной 80 см были получены геохимические характеристики высокоуглеродистых осадков с максимальным возрастом около 250–300 лет – т. е. с конца XVII – начала XVIII веков. Состав осадков оказался по преимуществу литогенным (содержания большинства элементов-примесей, нормированные по «неподвижному» скандию, близки к околокларковым для континентальной земной коры, т. е. коэффициенты обогащения Эл/S cосадок/Эл/Scземная кора близки к 1. Однако для сульфофильных Zn, Pb, Sb, Bi коэффициенты обогащения оказались больше 3, что можно приписать биогенному [или органогенному] накоплению. При этом накопление Pb, Sb в верхнем слое 0–5 см явно аномально, что требует уже допущения и индустриального (эолового) вклада этих элементов в молодые осадки – с начала индустриальной эры в Европе.

В докладе екатеринбуржских экологов-геохимиков А. А. Селезнева и И. В. Ярмошенко предлагается методика оценки экологического состояния городской среды путем опробования техногенных отложений «понижений рельефа урбанизированной среды» – проще говоря, осадков из луж на улицах и во дворах. В этих осадках, в которых депонируются все компоненты, как природные, так и техногенные (антропогенные), с помощью прецизионных методов определяются содержания токсичных тяжелых металлов и активность изотопа цезия-137. Поскольку 137Cs является полностью техногенным, изучение корреляции его активности с содержаниями токсичных металлов позволяет нетривиальным способом оценить фоновые (природные) концентрации сидерофильных и сульфофильных металлов (Ni, Fe, Mn, Co, Pb, Zn, Cu) и тем самым объективно судить об уровне загрязнения.

* * *

Как известно, ни один научный форум не обходится без странных выступлений, и никакой оргкомитет не в состоянии полностью отфильтровать такие доклады. Показательным примером на данном совещании является доклад петербуржского профессора В. Н. Мораховского, претендующий на сопоставление седиментосферы Земли с седиментосферой Марса (!), но в действительности (даже сокращенный на треть) представляющий собой бессмысленный набор слов типа «прогресс», «регресс», «ретрогенез», «креативность», «деструкция», «эдафосфера » и т. д., не имеющих отношения ни к литогенезу, ни к геохимии. К тому же типу докладов можно отнести предложение сыктывкарца С. Н. Рябинкина, в категорической форме требующего от литологов (уже далеко не впервые) применять так называемый коэффициент Лейфмана–Вассоевича – вне всякой связи с темой настоящего совещания. В «сухом остатке» от довольно заумного доклада сыктывкарского географа и эколога М. П. Тентюкова остается лишь одно бесспорное положение: «...аэрозольное загрязнение ландшафтов сопровождается определенными геохимическими явлениями и эффектами ». К сожалению, об этих явлениях и эффектах, несомненно важных для тематики настоящего совещания, в докладе не сказано ни одного конкретного слова; автор везде ограничивается лишь крайне общими высказываниями типа «...определенную роль ... играет осаждение растворимых аэрозолей, которые в ландшафтах могут выступать в качестве своеобразных геохимических интермедиатов, инициирующих развитие ландшафтно-геохимических процессов, являющихся не типичными для конкретных природно- климатических условий». Киевские геологи Г. С. Компанец и М. С. Ковальчук попытались выявить геохимические особенности разновозрастных и разнофациальных красноцветных отложений разных регионов Украины, обладающих общим признаком – повышенными содержаниями меди. Это три аридные красноцветные толщи: континентальная (нижний девон Львовского палеозойского прогиба), лагунная (верхняя юра Преддобруджинского прогиба) и морская (неоген Предкарпатского прогиба). К сожалению, работа выполнена крайне непрофессионально (не указано даже число анализов), что позволило авторам сделать лишь весьма общий и совершенно тривиальный вывод: «...основными факторами накопления микроэлементов в осадках морского бассейна являются фациальные условия формирования осадков, физико-химическая обстановка (окислительная или восстановительная) среды седиментации и, естественно, формы миграции элементов; общее содержание микроэлементов закономерно повышается от песчаников к глинам».

В целом же можно констатировать, что Сыктывкарский форум – 2014 «Геохимия литогенеза» заметно обогатил литологическую геохимию новыми данными и плодотворными концепциями.

Литература

1. Аплонов С.В., Лебедев Б.А. Нафторудогенез: пространственные и временные соотношения гигантских месторождений. М.: Научный мир, 2010. 224 с.

2. Гордеев В.В. Геохимия системы река-море. М.: ИП Матушкина, 2012. 482 с.

3. Гурский Ю.Н. Геохимия литогидросферы внутренних морей. М.: ГЕОС, 2003. Т. 1. 332 с.

4. Там же. 2007. Т. 2. 450 с. 5. Демина Л.Л., Галкин С.В. Биогеохимия микроэлементов в гидротермальных экосистемах. М.:ГЕОС, 2013. 260 с.

6. Диагностика вулканогенных продуктов в осадочных толщах.: Материалы Российского совещания с международным участием (Сыктывкар: 20–22 марта 2012). Сыктывкар: Геопринт, 2012. 204 с.

7. Кравчишина М. Д. Взвешенное вещество Белого моря и его гранулометрический состав. М.: Научный мир, 2009. 264 с.

8. Леонова Г. А., Бобров В. А. Геохимическая роль планктона континентальных водоемов Сибири в концентрировании и биоседиментации микроэлементов. Новосибирск: Гео, 2012. 314 с.

9. Юдович Я. Э. Рецензия на книгу Г. А. Леоновой и В. А. Боброва Геохимическая роль планктона... // Биосфера, 2013. Т. 5, № 3. С. 359–363.

10. Лисицын А. П. Атмосферная и водная взвесь как исходный материал для образования морских осадков // Тр. Ин-та океанологии АН СССР. 1955. Т. 13. С. 16–22.

11. Лисицын А. П. Гидротермальные системы Мирового океана. Поставка эндогенного вещества // Гидротермальные системы и осадочные формации срединно-океанических хребтов Атлантики. М.: Наука, 1993. С. 147–245.

12. Лисицын А. П. Лавинная седиментация и перерывы в осадкообразовании в морях и океанах. М.: Наука, 1988. 309 с.

13–14. Лисицын А.П. Ледовая седиментация в Мировом океане. М.: Наука, 1994. 448 с. Lisitzin A. P. Sea-Ice and Iceberg Sedimentation in the Ocean. Recent and Past. Berlin: Springer, 2002. 563 pp.

15. Лисицын А. П. Маргинальный фильтр океанов // Океанология, 1994. Т. 34. №6. С. 735–747.

16. Лисицын А.П. Новый тип седиментогенеза в Арктике – ледовой морской, новые подходы к исследованию процессов // Геология и геофизика, 2010. Т. 51. №1. С. 18–60.

17–18. Лисицын А. П. Осадкообразование в океанах.  М.: Наука, 1974. 438 с. Lisitzin A. P. Sedimentation in the World Ocean. Tulsa, SEPM Spec. Bull., 1972. №17. 128 pp.

19–20. Лисицын А.П. Потоки осадочного вещества, природные фильтры и осадочные системы «живого океана» // Геология и геофизика. 2004. Т. 45. №1. С. 15–48. Lisitzin A. P. Sediment fluxes, natural filtration and sedimentary systems of a «Living Ocean» // Russian Geology and Geophysics. Special Issue. Novosibirsk: SB RAS, 2004. V. 45. P. 12–43.

21–22. Лисицын А. П. Процессы океанской седиментации. Литология и геохимия. М.: Наука, 1978.

392 с. Lisitzin A. P. Oceanic Sedimentation. Lithology and Geochemistry. – Washington, D.C.: Amer. Geoph. Union, 1996. 400 pp.

23. Минеральные индикаторы литогенеза: Материалы Российского совещания с международным. участием (Сыктывкар: 14–17 марта 2011). – Сыктывкар: Геопринт, 2011. 332 с.

24. Немировская И. А. Нефть в океане (загрязнение и природные потоки). М.: Научный мир, 2013. 432 с.

25. Ткачев Ю. А. Проблема процентных величин в минералогии, петрографии и геохимии. Сыктывкар: Геопринт, 1999. 27 с.

26. Ткачев Ю. А., Юдович Я. Э. Статистическая обработка геохимических данных: Методы и проблемы. Л.: Наука, 1975. 233 с.

27. Фор Г. Основы изотопной геологии. – М.: Мир, 1989. 590 с.

28. Холодов В. Н., Недумов Р. И. О геохимических критериях появления сероводородного заражения в водах древних водоемов // Изв. АН СССР. Сер. геол., 1991, № 12. С. 74–82.

29. Шевченко В. П. Влияние аэрозолей на среду и морское осадконакопление в Арктике. М.: Наука, 2006. 226 с.

30. Шишлов С. Б. Структурно-генетический анализ осадочных формаций. СПб.: СПб. горн. ин-т, 2010. 276 с.

31. Юдович Я. Э. Проблемы геохимической диагностики фаций седиментогенеза: Матер. к школе-семинару (Томск, 20–27 ноября 2007). Томск: Дельтаплан, 2007, 188 с.

32. Юдович Я. Э., Беляев А. А., Кетрис М. П. Геохимия и рудогенез черносланцевых формаций ПайХоя. СПб: Наука, 1998. 366 с.

33. Юдович Я. Э., Кетрис М. П. Геохимические и минералогические индикаторы вулканогенных продуктов в осадочных толщах. Екатеринбург: УрО РАН, 2010. 412 с.

34. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Геохимические индикаторы литогенеза: (Литологическая геохимия). Сыктывкар: Геопринт, 2011. 740 с.

35. Юдович Я. Э., Кетрис М. П. Геохимия черных сланцев. Л.: Наука, 1988, 272 с.

36. Юдович Я. Э., Кетрис М. П. Минеральные индикаторы литогенеза. Сыктывкар: Геопринт, 2008. 564 с.

37. Юдович Я. Э., Кетрис М. П. Основы литохимии. СПб: Наука, 2000. 479 с.

38. Юдович Я. Э., Кетрис М. П. Элементы-примеси в черных сланцах. Екатеринбург: УИФ Наука, 1994, 304 с.

39. Юдович Я. Э., Шишкин М. А., Лютиков Н. В., Кетрис М. П., Беляев А. А. Геохимия и рудогенез черных сланцев Лемвинской зоны Севера Урала. – Сыктывкар: Пролог, 1998. 340 с.

40. Ketris M. P., Yudovich Ya. E. Estimations of Clarkes for carbonaceous biolithes: world averages for trace element contents in black shales and coals // Int. J. Coal. Geol., 2009. Vol. 78, № 1, Р. 135–148.

41. Lisitzin A. P. Arid sedimentation in the oceans and atmospheric particulate matter. Russian Geology and Geophisics, 2011. V. 52. P. 1100–1133.

42. Nesbitt H. W., Young G. M. Formation and diagenesis of weathering profiles // J. Geol., 1989. Vol. 97, № 2. P. 129–147.