Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Изученность донных отложений Центральной Азии (юг Восточной Сибири и Северная Монголия), (обзор литературных данных) 10
1.1. История изучения озерных отложений J Q
1.1.1. Изученность донных отложений оз. Байкал (результаты проекта Байкал-Бурение) 11
1.1.2. Изученность донных отложений оз. Хубсугул (результаты проекта Хубсугул-Бурение) 17
1.1.3. Изученность донных отложений оз. Тельмен j 9
1.1.4. Геохимические индикаторы климатических изменений в донных отложениях озер 20
1.2. Физико-географическая характеристика и геологическое строение исследуемых объектов 22
1.2.1. Геолого-структурные особенности озера Байкал 23
1.2.2. Геолого-структурные особенности озера Хубсугул 27
1.2.3. Геолого-структурные особенности озера Тельмен 34
1.2.4. Климатические условия водосборных бассейнов исследуемых озер 35
1.2.5. Гидрологическая характеристика районов исследования
Глава 2. Материалы и методы исследования 42
2.1. Фактический материал 42
2.2. Методы анализа донных отложений 42
2.3. Оценка достоверности результатов полученных методом рентгенофлуоресцентного анализа с применением синхротронного излучения (РФА СИ) 49
Глава 3. Исследование вещественного состава донных отложений озер юга Восточной Сибири и Северной Монголии 56
3.1. Исследование донных отложений оз. Байкал 56
3.1.1. Цитологическая характеристика и минеральный состав донных отложений оз. Байкал 56
3.1.2. Возрастная модель 58
3.1.3. Элементный состав донных отложений оз. Байкал (на примере колонки ст. 24) 60
3.2. Исследование донных отложений оз. Хубсугул 71
3.2.1. Литологическая характеристика и минеральный состав донных отложений оз. Хубсугул 71
3.2.2. Возрастная модель 73
3.2.3. Элементный состав донных отложений оз. Хубсугул (на примере колонки GC-46) 74
3.3. Исследование донных отложений оз. Тельмен (Северная Монголия) 84
3.3.1. Состав и геохимические особенности ленточных озерных отложений оз. Тельмен 84
3.3.2. Возрастная модель 37
3.4. Реконструкция природной среды и климата исследуемых объектов 88
Глава 4. Антропогенный вклад в формирование состава донных отложений оз. Байкал на примере залива Провал 95
4.1. Литологическая и геохимическая характеристика донных отложений залива Провал 96
4.2. Оценка антропогенного воздействия на территорию по содержанию микроэлементов в донных отложениях 100
Заключение \\-j
Литература
- Изученность донных отложений оз. Тельмен
- Геолого-структурные особенности озера Тельмен
- Оценка достоверности результатов полученных методом рентгенофлуоресцентного анализа с применением синхротронного излучения (РФА СИ)
- Исследование донных отложений оз. Тельмен (Северная Монголия)
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время большое внимание уделяется исследованию эволюции климата и окружающей среды. Это связанно с необходимостью получения как кратковременных, так и долгосрочных климатических прогнозов глобального и локального масштаба. История становления современного климата и природной среды записана в осадочных разрезах. Их исследования показали, что не только морские отложения представляют собой надежный источник информации об изменениях окружающей среды прошлого [Shakelton et al., 1995], но и континентальные осадки являются важным и перспективным объектом для палеоклиматических реконструкций [Кузьмин и др., 2001]. В последние десятилетия внимание научного сообщества привлекают озера Центральной Азии (Байкал, Хубсугул, Тельмен, Котокель и др.), донные отложения которых регистрируют изменения климата и природной среды за значительный период времени. Исследование закономерностей распределения элементов в донных отложениях этих озер и выявление геохимических индикаторов изменения условий осадконакопления является одним из приоритетных направлений в современных науках о Земле, поскольку оно также дает ценные сведения о состоянии природной среды и климата. Для решения подобных задач в геологии и геохимии и выявления антропогенного воздействия необходима информация об элементном составе анализируемых донных отложений. Для получения подобной информации требуется привлечение многоэлементных экспрессных методов анализа, к которым относится рентгенофлуоресцентный анализ с использованием синхротронного излучения (РФА СИ). Данный метод позволяет проводить измерения в локальном и сканирующем режимах [Федорин и др., 2001; Гольдберг и др., 2005; Калугин и др., 2005; Дарьин и др., 2005; Бобров и др., 2012; Маркова и др., 2011, 2012]. Сканирующий РФА СИ дает возможность получать детальные осадочные летописи высокого разрешения.
Целью работы является реконструкция изменения условий осадконакопления в позднем плейстоцене и голоцене в озерах Центральной Азии (Байкал, Хубсугул и Тельмен) на основе изучения геохимических особенностей их донных отложений, а также выявление антропогенной составляющей при формировании донных осадков.
В задачи исследований входило:
-
Определить элементный состав донных отложений озер Центральной Азии (Байкал, Хубсугул, Тельмен) методами рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) и РФА СИ и оценить точность результатов при использовании методики РФА СИ.
-
Установить различия в элементном составе озерных осадков для ледниковых и межледниковых периодов.
-
Выявить в донных отложениях элементы-индикаторы, отражающие изменения условий осадконакопления.
-
Выявить элементы-индикаторы антропогенного воздействия в осадочном разрезе залива Провал (оз. Байкал).
Фактический материал и методы исследований. Для геолого-геохимических исследований были использованы следующие материалы: керн Ver 93/2 GC-24 (станция 24), отобранный гравитационной трубкой в западной части Селенгино-Бугульдейской перемычки (предоставлен сотрудниками ИГХ СО РАН Карабановым Е.Б. и Гвоздковым А.Н.); осадочная колонка № 14 из залива Провал, отобранная гравитационной трубкой в ходе совместных с ИЗК СО РАН полевых работ; керн из озера Хубсугул (керн GC-46), отобранный сотрудником ИГХ СО РАН м.н.с. Ивановым Е.В. донной трубкой; керн из озера Тельмен (Telmen St2), полученный с использованием мобильного пробоотборного комплекса в совместной российско-монгольской экспедиции. Данные по минеральному составу керна Ver 93/2 GC-24 предоставлены д.г.-м.н. Солотчиной Э.П. (ИГТМ СО РАН). Определение содержания биогенного кремнезема в донных отложениях выполнила ведущий инженер ИГХ СО РАН Арсенюк М.И., РФА проведен сотрудником ИГХ СО РАН д.х.н. Гуничевой Т.Н. РФА СИ выполнен в ЦКП «Сибирский центр синхротронного излучения ИЯФ СО РАН».
Защищаемые положения:
-
Точность результатов, полученных с помощью примененной методики измерений РФА СИ, обеспечивает достоверность данных для проведения палеоклиматических реконструкций. Относительные стандартные отклонения определения содержаний элементов, выбранных в качестве индикаторов, находятся в диапазоне 4-13% отн., что меньше изменения значений содержания этих элементов по разрезу.
-
Установлено, что Са, Sr, Br, Ті, Al, Mg являются геохимическими индикаторами условий осадконакопления озер Байкал, Хубсугул и Тельмен. Вариации содержания данных элементов-индикаторов связаны с климатическими изменениями голоцена и позднего плейстоцена и могут быть использованы для реконструкции природной среды и климата Центральной Азии.
-
Химический состав донных отложений залива Провал фиксирует антропогенный вклад в формирование осадочной толщи Усть-Селенгинской впадины, что выражается в повышенном содержании Fe, Ni, Zn, Си во временном интервале 1940-1990 гг.
Научная новизна. Впервые оценена точность результатов методики измерения элементного состава методом РФА СИ с применением государственных стандартных образцов (ГСО) состава донного ила оз. Байкал БИЛ-1, донных отложений оз. Байкал БИЛ-2, карбонатного фонового ила СГХ-1 и терригенного фонового ила СГХ-3. Впервые было выполнено высокоразрешающее сканирование тонкослоистых донных отложений оз. Тельмен.
Практическая значимость. Апробация методики измерений РФА СИ проведена на уникальных природных объектах - донных отложениях оз. Байкал (залив Провал) и оз. Тельмен. Определение элементного состава донных отложений многоэлементными методами анализа и изучение распределения элементов в осадках озер
Байкал, Хубсугул, Тельмен позволили выявить индикаторы изменения условий осадконакопления. Результаты, полученные в рамках данного исследования, могут быть использованы при реконструкции природной среды Центрально-Азиатского региона и для прогноза климатических изменений в будущем. Полученные данные также могут быть учтены при разработке региональных стратиграфических схем и при чтении специальных курсов в вузах.
Личный вклад автора. Исследования в ИЯФ СО РАН проводились автором в рамках проекта РФФИ «Научная работа российского молодого ученого Марковой Юлии Николаевны в центре коллективного пользования ИЯФ СО РАН с целью изучения современных донных отложений озера Байкал и выбора геохимических индикаторов изменения условий осадконакопления». Автором лично проведена подготовка образцов донных отложений из озер Байкал, Хубсугул, Тельмен для РФА и РФА СИ. Элементный анализ методом РФА СИ выполнен также лично автором, либо при его непосредственном участии. Исследование керна из залива Провал осуществлялось при участии автора во всех этапах работы от его отбора до интерпретации полученных данных.
Апробация работы и публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе 5 статей в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК. Результаты исследований представлены и обсуждены на международных и всероссийских конференциях: III Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле (г. Новосибирск, 2006 г.); II летнем симпозиуме «НОЦ Байкал -стратегия развития» (п. Б. Коты, 2007 г.); Международном симпозиуме «Terrestrial Environmental Changes In East Eurasia and Adjacent Areas» (г. Иркутск, 2007 г.); Всероссийской конференции «Проблемы геохимии и окружающей среды» (г. Иркутск, 2007 г.); XVII международной конференции по использованию синхротронного излучения СИ-2008 (г. Новосибирск, 2008 г.); Международном симпозиуме «Environmental Changes In East Eurasia and Adjacent Areas» (п. Хатгал, Монголия, 2008 г.); XVII международной конференции по использованию синхротронного излучения ANKA (г. Карлсруе, Германия, 2008 г.); XVIII международной конференции по использованию синхротронного излучения «СИ-2010» (г. Новосибирск, 2010 г.); II Всероссийской научно-практической конференции «Развитие жизни в процессе абиотических изменений на Земле» (п. Листвянка, 2011 г.); ХГХ Национальной конференции по использованию синхротронного излучения «СИ-2012» (г. Новосибирск, 2012 г.).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Материалы исследований изложены на 138 страницах, содержат 26 рисунков, 6 таблиц и 2 приложения. В списке цитируемой литературы 130 наименований, в том числе 30 иностранных.
Изученность донных отложений оз. Тельмен
Изучение климата прошлого на континентах затруднено, однако после работ на озере Бива в Японии [Хорие, Кузьмин, 1993], началось подробное исследование осадков озер, по которым можно составлять климатическую летопись. Однако долговременные непрерывные климатические записи на континентах получить практически невозможно, поэтому уникальным объектом в этом отношении является озеро Байкал [Кузьмин и др., 2009].
Самым масштабным международным исследовательским проектом для континентов является глубоководное бурение на Байкале «Baikal Drilling Project» (BDP) [Кузьмин и др., 1993; Кузьмин и др., 2001;Williams et al., 2001], в результате которого были получены уникальные данные, позволяющие реконструировать глобальные и региональные изменения климата и окружающей среды. Осадочные разрезы озера Байкал являются непрерывными на протяжении 5-8 миллионов лет [Коллектив..., 2000; Antipin et al., 2001], что делает их особенно важными при проведении палеоклиматических реконструкций. Более того, байкальская осадочная запись наиболее чувствительна к изменениям климата, в силу географического расположения озера в высоких широтах с четким проявлением режима солнечной радиации [Кузьмин и др., 2008]. Было выявлено, что наибольшей мощности (8 км) осадки достигают в Южной и Центральной котловинах, наименьшей (до 4 км) - в Северной. Верхние горизонты - второй и третий - характеризуются хорошей слоистостью, поэтому они могут успешно использоваться для палеоклиматического изучения. Скорость осадконакопления в различных частях озера изменяется от 0.12-0.2 до 0.03-0.04 мм в год. Высокие скорости осадконакопления характерны для Селенгино-Бугульдейской перемычки, наименьшие - на Академическом хребте. Также было выявлено, что в верхней части осадков Байкала четко выделяются два ритма. Первый представлен слоем, сложенным биогенными илами, содержащими высокое количество остатков кремнистых диатомовых водорослей. Его подстилает слой терригенных осадков, где содержание диатомовых водорослей низкое, а размер слагающих осадок частиц менее 60 мкм. Было установлено, что диатомовые илы формируются в теплое межледниковое время, а терригенные - в холодное ледниковое. Это, несомненно, подтверждает факт, что осадки Байкала четко реагируют на климатические вариации [Кузьмин и др., 2001].
Описанная выше ритмичная структура осадков верхней части разреза характерна для Байкала в целом и широко представлена в осадках озера. В работах [Безрукова и др., 1991; Карабанов, 1999; Коллектив..., 1995; 1998; 2000; 2004] отмечено, что образование подобных слоистых осадков обусловлено климатическими колебаниями. Так, во время теплых периодов, первичная продукция озера высокая, в осадках накапливается большое количество створок диатомовых водорослей, в то время как, в период похолоданий продукция диатомовых водорослей снижена. В течение теплых межледниковых эпох главную роль в формировании осадков верхней части разреза имели первичная озерная продукция и терригенный речной материал. В тоже время в ледниковый период их вклад был значительно меньше. В ледниковое время ледниковый разнос играл главную роль, поскольку грубозернистый песок, гравий и галька разносились по озеру с помощью льда. По данным, приведенным в работах [Коллектив..., 1995; Карабанов, 1999], многочисленные линзы песка в глинистых прослоях свидетельствуют ледовой форме переноса и поступлении песчаных фракций в осадки Бугульдейской скважины и Академического хребта.
В результате осуществления проекта «Байкал-Бурение» было пробурено пять кустов (рис. 1.1.1.1) скважин в различных морфоструктурах оз. Байкал [Кузьмин и др., 2001]. Первая скважина BDP-93 была пробурена на Селенгино-Бугульдейской перемычке. Бугульдейская (Селенгинская) перемычка - приподнятый участок дна озера с глубинами до 400 м и примыкающей мелководной областью, образованной отложениями р. Селенга, мощность которых оценивается от 3000 до 4000 м. Скважина была пройдена в 7 км на юго-восток от реки Бугульдейки, впадающей в Байкал [Коллектив..., 1995]. Осадки скважины сложены преимущественно алевритовыми глинами с линзами песка и остатками диатомовых водорослей. Количество крупнозернистого материала увеличивается в скважинах с глубиной. Текстуры осадков в основном слоистые, тонкослойные и линзовидные. В нижней части появляются типичные турбидиты с характерными эрозионными нижними границами и градационными текстурами. На глубинах 50-102 м отмечается наибольшее количество турбидитов. Верхняя толща (верхние 50 м) разреза содержат большое количество створок диатомовых и характеризуются ритмическим строением. Каждый ритм состоит из двух частей: тонкозернистый ил с содержанием диатомовых водорослей 25-30% и глины с содержанием диатомовых менее 3% [Кузьмин и др., 2008].
Геолого-структурные особенности озера Тельмен
Определение биогенного кремнезема. Содержание биогенного кремнезема (ЗіОгбиог) получено по методу Мортлока [Mortlock et al., 1989], путем экстракции БЮгбиог из осадка раствором карбоната натрия с последующей колориметрией синего кремний-молибдатного комплекса. Анализ выполнен в Институте геохимии СО РАН.
Датирование образцов. Возраст керна Ver 93/2 GC-24 был определен радиоуглеродным методом на акселератор-масс-спектрометре (АМС) [Колман, 1993]. Определение абсолютного возраста осадков в кернах из озера Хубсугул и Тельмен методом AMS 14С не проводилось. Определения возраста в колонке №14 (залив Провал), а также керна из озера Тельмен (Монголия) было выполнено по 210РЬ.
Определение минерального состава. Минеральный состав осадков керна Ver 93/2 GC-24 определялся методом рентгено-дифрактометрии в Институте геологии и минералогии, г. Новосибирск на дифрактометре Philips PW-17010. Глинистые минералы были определены в исходных нефракционированных пробах.
Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА). Рентгенофлуоресцентный анализ был выполнен в Институте геохимии СО РАН. Анализ проводился на приборах — СРМ-25 и S4 Pioneer при использовании аналитических навесок 1, 25 г и 500 мг соответственно. Измерения были выполнены при напряжении 30 кВ, ток 49 мА. Рентгеновская трубка с Rh анодом. Пробоподготовка для РФА заключалась в гомогенизации путем сплавления с флюсом - метаборатом лития (ЬіВОг) в индукционной печи в тиглях из стеклоуглерода при температуре 1100 град. С (на 1, 25 г пробы приходиться 2, 5 г. флюса, на 500 мг - 5 г). Перед проведением пробоподготовки определяются потери при прокаливании при температуре 950 С0 в муфельной печи. Результаты элементного анализа приведены в пересчете на оксиды. Погрешность результатов измерения макроэлементов методикой РФА составляет 2-15 %, а для микроэлементов 10-30% [СТП ИГХ-003-97, 2009].
Рентгенофлуоресцентный анализ с применением синхротронного излучения (РФА СИ). РФА СИ выполнен в Центре коллективного пользования «Сибирский центр синхротронного излучения» (Институт ядерной физики СО РАН). Поскольку данная работа была выполнена соискателем в рамках проекта РФФИ «Научная работа молодого ученого...» (РФФИ 09-05-90710) и большинство исследований по изучению элементного состава донных отложений, приведенных в работе, выполнено именно методом РФА СИ, описание и принцип работы станции, а также методика измерений представлены автором более подробно.
Синхротронное (магнитотормозное) излучение (СИ) возникает при движении высокоэнергетичных (релятивистских) заряженных частиц (электронов и позитронов) в магнитном поле [Тернов, 1995], что происходит в современных циклических ускорителях. Синхротронное излучение обладает уникальными свойствами, такими как, непрерывный спектр от инфракрасной до рентгеновской области, высокая степень линейной и круговой поляризации, выделенная направленность, малая угловая расходимость и т.д. Многие классические методы анализа вещества, с появлением СИ, были существенно изменены, появились новые методы, возможные только с применением СИ.
Использование синхротронного излучения (СИ) для возбуждения флуоресценции позволило радикально улучшить возможности РФА. Малая угловая расходимость и непрерывный спектр СИ позволяют осуществить перестраиваемое в широком диапазоне монохроматическое возбуждение. Поляризация СИ уменьшает фон от рассеяния возбуждающего излучения на о образце при углах регистрации близких к 90. Высокая интенсивность СИ позволяет резко сократить время проведения анализа.
Очевидные качественные преимущества синхротронного излучения, как уже упоминалось выше, перед другими источниками вакуумного ультрафиолета и рентгеновского излучения: широкий спектр излучения; наличие поляризации; хорошая естественная коллимация; временная структура; точно рассчитываемые характеристики излучения; высокая интенсивность и спектральная яркость излучения позволяют получать геохимические данные нового, более высоко уровня.
Кроме абсолютного значения тока, одним из важных параметров является стабильность электронного пучка в кольце, которая описывается временем жизни — временем, за которое ток уменьшается в 2.7 раз. Время жизни электронного пучка в первую очередь зависит от качества вакуума в канале и может составлять несколько десятков часов. Время жизни определяет, насколько часто нужно производить перенакопление электронов в канале для поддержания СИ достаточной интенсивности (для используемой установки время жизни составляет 3-4 часа).
Оценка достоверности результатов полученных методом рентгенофлуоресцентного анализа с применением синхротронного излучения (РФА СИ)
Установленные различия в содержании элементов в донных осадках ледникового и межледникового этапов связаны с характером выветривания в эти периоды. В ледниковый период происходило преимущественно физическое выветривание. В межледниковое время преобладает химическое выветривание. Поскольку в формировании состава донных отложений оз. Байкал важную роль играет биогенный кремнезем, абсолютные содержания компонентов в осадке не всегда можно использовать для изучения изменения их вещественного состава. Были использованы некоторые петрохимические модули. Алюмокремниевый модуль (А120з/8Ю2) позволяет выявить наличие примеси другого генезиса в породе. Щелочной модуль (Na20/K20) позволяет оценить наличие в породе натрийсодержащих породообразующих минералов. Калиевый модуль (К20/А1203) заключает в себе информацию о распределении калия и алюминия среди породообразующих минералов. Индекс химического выветривания CIA [Al203/(Al203+Na20+K20)CaO)] 100 используется для оценки степени выветривания полевых шпатов. Интенсивность химического выветривания в области размыва напрямую коррелирует с палеоклиматическими изменениями. Петрохимические характеристики донных отложений представлены в таблице 3.1.3.1.
Индекс химического изменения (CIA) контролируется степенью выветривания пород на площади водосборного бассейна. Однако, величина CIA, также связана с гидродинамическим режимом среды осадконакопления, удаленностью от источника питания осадочным материалом [Гвоздков и др., 2007]. Все эти процессы определяют дифференциацию взвешенного обломочного материала при транспортировке постоянными течениями. Распределение оксидов натрия и калия, и, следовательно, калиевый модуль и натриевый модуль можно использовать для разделения периодов преобладания механической эрозии и химического выветривания. Натрий выщелачивается в три раза быстрее, чем калий на начальной стадии выветривания.
Итак, было установлено, что донные отложения станции 24, сформировались в различных природно-климатических условиях - в ледниковое и межледниковое время. Как показано [Безрукова, 1991; Хурсевич, 1993, 2003], биогенный кремнезем (Si026Hor) является одним из наиболее информативных палеоклиматических сигналов, а его распределение в керне (рис. 3.1.3.1) отражает смену ледниковой обстановки межледниковой, поэтому холодные и теплые климатические периоды также могут быть идентифицированы по его содержанию в осадке. Так, в керне ст. 24 содержание Si026Mor составляет менее 10% в ледниковый период и достигает 30-35% в межледниковый. Из рис. 3.1.3.1 видно, что в интервале около 25-20 тыс. лет, наблюдается уменьшение содержания биогенного кремнезема. Этот интервал относится к позднеплейстоценовому периоду. В слое около 11-12, 5 тыс. лет отмечается некоторое повышение содержания биогенного кремнезема (свыше 10 %), что, согласно возрастной модели, соответствует периоду потепления (Беллинг-Аллеред). Слой 10,8 -11 тыс. лет (SiC 26Hor менее 10%), возможно, сформирован в стадию похолодания (Поздний Дриас). Повышение содержания SiO26H0r отмечается в интервале 10,8 тыс. лет, который соответствует началу голоцена (рис. 3.1.3.1). Таким образом, распределение биогенного кремнезема позволяет осуществлять возрастной контроль керна и хорошо согласуется с используемой нами возрастной моделью [Karabanov et al, 2004].
Проведенные нами исследования позволили выявить различия в содержаниях элементов в донных отложениях оз. Байкал (ст. 24), сформированных в ледниковый и межледниковый этапы. Установленные изменения в элементном составе донных отложений ст. 24 позднеплейстоценового возраста могут быть интерпретированы как отклик на климатические события прошлого.
Проведенные в акватории озера Хубсугул сейсмоисследования, позволили выявить места массивной голоценовой толщи [Федотов и др., 2002]. Исследуемый керн был отобран в точке опробования, где мощность отложений, накапливаемых в период голоцена, составляет порядка 50-60 см. Это дает возможность детально исследовать голоценовые осадки, что в дальнейшем позволит проводить корреляции с различными палеоклиматическими индикаторами.
Керн GC-46 (рис. 3.2.1.1.) в интервале 0-47 см представлен слоем диатомового ила. В интервале 0-1 см наблюдается окисленный слой. Интервал 47-75 см представлен алевритистой глиной, цвет осадка зеленоватый. На участке 47-52 см алевритистая глина содержит единичные диатомовые. Текстура осадка в интервале 47-68 см тонкослоистая, обусловленная чередованием тонких прослоев зеленоватого оттенка и прослоев, обогащенных гидротроилитом. На участке 68-75 см текстура неяснослоистая, обусловленная нечеткими прослоями и единичными вкраплениями гидротроилита. Тонкая слоистость, светлая серая окраска, повышенное содержание карбонатов, обилие тонких (до 1 мм) зеленоватых прослоев представляют отличительные признаки этого переходного слоя. Зеленоватые прослои, очевидно, являются реликтами захороненных железо-марганцевых корок, которые впоследствии были восстановлены в толще осадка
Исследование донных отложений оз. Тельмен (Северная Монголия)
Цитологическая характеристика донных отложений залива представлена следующим образом: осадки слоистые, представлены песками, алеврито-пелитовыми и пелито-алевритовыми илами. Терригенныи материал в них преобладает и состоит из минеральных зерен и наземных растительных остатков (обломков древесины, фрагментов растений). Кроме того, присутствует примесь створок диатомей и спикул губок. Окисленная верхняя часть разрезов имеет темно-коричневый цвет и мощность от 1.5 до 4 см. Окраска восстановленных осадков оливково-черная и коричневато-черная. Колонка № 14 имеет длину 97 см. В разрезе четко выделяются три различных по составу интервала. Нижний (54.5-97 см), представлен преимущественно мелким песком, выше него залегает торфоподобный слой (34-54.5 см), состоящий в основном из растительных остатков, который, в свою очередь перекрыт ал евро-песком с примесью пелита (0-34 см), включающим прослои, обогащенные растительными остатками (рис. 4.1.2). В торфоподобном черном слое БіОгбиог. достигает 10.2 % (рис. 4.1.2). По этим же данным, величина магнитной восприимчивости осадков обратно пропорциональна содержанию биогенного кремнезема [Вологина и др., 2007]. Содержания органического углерода в отложениях, вскрытых керном № 14, изменяются в широких пределах и хорошо коррелируют с Si026Mor. (рис. 4.1.2). Минимальные концентрации Сорг. ( 1 %) характерны для песков нижней части колонки (интервал 60-97 см), максимальные (до 25 %) соответствую черному торфоподобному слою (интервал 33-54 см). В верхней части разреза (интервал 0-33 см) содержания Сорг. изменяются от 0.1-2.0 % в алевро-песчаных осадках до 17 % в прослоях, обогащенных растительными остатками. S1O2 OHOI % слоев: 9 - четкие, 10 - нечеткие. Согласно датированию отложений колонки №14 по РЬ, донные отложения на глубине 23,2 см от поверхности дна имеют возраст 100 лет. Следовательно, скорость современного осадконакопления в месте отбора керна №14 равна 0,232 см/год. Осадок мощностью 33 см, перекрывающий черный торфоподобный слой, накапливался примерно в течение 142 лет, что близко соответствует времени, прошедшему с момента землетрясения 1862 г. 4.2. Оценка антропогенного воздействия на территорию по содержанию элементов в донных отложениях
Проведенные на заливе Провал исследования в совокупности с регулярными наблюдениями за изменениями погодных условий, уровня оз. Байкал, продолжительности ледостава на реках Ангара, Селенга и озере Байкал позволили получить информацию об изменениях климата на Байкале за последние сотни лет. Было определено содержание биогенного кремнезема (SiO2bi0)- Полученные данные позволили установить, что изменение содержания Si02bio в донных отложениях залива Провал синхронны с длительностью ледостава на оз. Байкал, которая зависит, прежде всего, от зимней температуры. Исследования [Отчет..., 2002; Вологина и др, 2010] показали, что антропогенная деятельность оказывает влияние на состояние экосистемы р. Селенги и ее дельты. Известно, что в районе бассейна реки Селенги, в пределах территории РФ, развиты различные отрасли промышленности, такие как горнорудная, лесная и деревообрабатывающая, легкая и пищевая. Кроме того, следует учитывать антропогенное воздействие на экосистему реки на территории Монголии, так как в экономике страны р. Селенга занимает ведущее место и в ее бассейне сосредоточено подавляющее большинство горнодобывающих, деревоперерабатывающих и химических предприятий. Так, в [Отчет..., 2002] было отмечено, что в химическом составе донных отложений региона отчетливо прослеживается антропогенное воздействие, приводящее к существенному и устойчивому
Выполненные нами методом РФА СИ исследования керна № 14 показали определенные изменения в элементном составе донных отложений залива Провал (рис.4.2.1). Содержание элементов в донных отложениях залива Провал представлено в табл. 4.2.1. Выделенные по литологии и распределению остатков диатомовых водорослей осадки озера Белое (интервал 34-97 см по керну - отложения, сформированные до 1862 г.) и залива Провал (интервал 0-34 см от поверхности осадков - отложения, образованные с 1862 по 2005 г.) различаются по уровню содержаний элементов. При этом, если содержания Ва, Се, La, As, Ga в осадках залива Провал и озера Белое близки, то таких элементов, как Fe, Mn, Ni, Си, Ті, V и, особенно, Zn, в верхнем слое меньше. Вероятно, эти отличия связаны с различными источниками материала. Особенно выделяются осадки торфоподобного слоя (интервал 34-54.5 см), за счет резкого увеличения содержаний I и Вг, типичных органофильных элементов, ассоциирующихся с высокими концентрациями в этом интервале Сорг. и БіОгбиог. (см. 4.1.2). Повышены в этом слое также содержания As, Zn, Ni, Си, а концентрации терригенных компонентов К, Ва, Се, La снижаются или остаются на уровне подстилающего песчаного слоя (интервал 54.5-97 см), сформировавшегося в озере Белое (рис. 4.2.1).
