Влияние геохимических барьерных зон на миграцию и распределение микроэлементов железо-марганцевой группы в глубоководной части Черного моря

• Автор: Еремеева, Любовь Владимировна
• Шифр специальности: 04.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Севастополь, Киев
• Количество страниц: 206 c. : ил

В геохимии океана на протяжении двух последних десятилетий последовательно развиваются три основных направления исследований: физико-химическое [32,1 АО] , седиментационное [108] и био-геохимическое С 2 5J. Каждый из этих подходов к проблеме океанского осадкообразования имеет свою область применения, свои ограничения и, в сущности, ориентирован на программно-целевое изучение конкретного типа природных процессов, обеспечивающих дифференциацию осадочного материала пфк его миграции на океанское дно.
Разнообразие состава морских и океанских осадков определяется совместным действием (наложением и взаимовлиянием) всей совокупности биологических, химических, физико-химических и физических факторов, способствующих трансформации форм химических элементов на различных этапах седиментогенеза. Индивидуальные геохимические свойства микроэлементов, их сродство с определенными ыакрокомпонентами - носителями биогенного и терригенного происхождения проявляются в типовой схеме океанского пелагического осадкообразования на фоне мощной биогенной дифференциации вещества.
Специфика седиментогенеза и условий диагенеза в пелагиади морей, сохраняющее связь с океаном, конечно, исключает возможность полной реализации механизмов перераспределения и накопления химических компонентов в системе надцонная вода - осадки, управляющих океанским седиментационным и постседиментационным процессами. Однако, многие основные черты океанского геохимического цикла веществ, поступающих с водосборов и продуцируемых в толще вод биотой, должны сохраняться и проявляться в ослабленном виде во внутриконтинентальных водоемах.
Важнейшими типовыми звеньями, общими в пространственно-структурной схеме морского и океанского седиментогенеза и диагенеза,

являются геохимические барьерные зоны, оказывающие определяющие влияния на качественную трансформацию и количественные соотношения фор« миграции химических элементов, способствуя во многих случаях накоплению и локализации на дне различных видов минеральных ресурсов.
Понятие о геохимических барьерах ввел в геохимию иидный советский исследователь А.И. ПерельманС83]. Этим термином он обозначал участки земной коры, в которых на коротком относительно линейных масштабов области с равномерным распределением свойств расстоянии происходит резкое уменьшение интенсивности миграции химических элементов и, как следствие, их концентрация. В основу классификации геохимических барьерных зон А.И. Перельман положил рассмотрение видов миграции, выделив таким образом два основных типа геохимических барьеров - природные и техногенные. Природные он разделил на три класса: механические, физико-химические и био-геохимические. К механическим барьерам были отнесены участки резкого уменьшения интенсивности механического переноса, к физикохимическим - участки ослабления и смены фора физико-химической миграции. Среди последних выделялись окислительные, восстановительные, щелочные, кислые и т.д. Понятие "биогеохимический барьер" связывалось со скачкообразным изменением интенсивности биогенной миграции. Вслед за А.И. Перельманом различные аспекты концепции геохимических барьерных зон в приложении к океану были рассмотрены Ф. Хорном [ИИ , Т.А. Айзатуллиным СП , Т.А. Ай-затуллиным и Е.А. Романкевичем [2 3 , а в наиболее полном и систематизированном виде Е.М. Емельяновым [39] , Е.М. Емельяновым и А.Г. Лисицыным [65] . По определению Е.М. Емельянова "геохимическая барьерная зона в море Iокеане) - это естественная граница (.слой, полоса), по разные стороны которой существуют различные условия среды осадкообразования, приводящие к резкому изменению

интенсивности и форм миграции определенной группы (.ассоциации) химических элементов и их концентрации. Им было выделено для океана восемь горизонтальных и восемь вертикальных геохимических барьерных зон, что, во-видимому, не исчерпывает всего многообразия форд и масштабов этого природного феномена.
Цель настоящей работы - изучить и количественно оценить влияние основных геохимических барьерных зон на распределение и закономерности миграции элементов железо-марганцевой группы в воде и осадках глубоководной части Черного моря. Необходимость достижения сформулированной цели обусловила постановку следующих задач:
1. Исследовать распределение и геохимическое фракционирование элементов Рв'Мп группы на границе раздела морская вода-воздух; выявить природные процессы, обусловливающие характерные особенности геохимии микроэлементов при обмене веществом между морем и атмосферой.
2. Установить закономерности изменения концентраций и форм миграции микрокомпонентов при их транспорте через аэробно-анаэробный барьер в толще вод Черного моря.
3. Изучить гидрогеохимическую зональность микроэлементного состава поверхностных осадков, порового раствора и придонной воды пелагической части бассейна; исследовать факторы, контролирующие перераспределение микроэлементов в геохимических барьерных зонах "вода-грунт", "активный слой донный отложений".
4. Разработать математические модели переноса микрокомпонентов
в воде и донных осадках глубокого моря; определить их геохимические потоки в среде на границах барьерных зон и оценить основные параметры миграционных процессов.
Методологической основой при определении целей и задач диссертационной работы, организации всех представленных в ней материалов послужила изложенная выше концепция геохимических барьерных

нического вещества играет более существенную роль, чем его количественное содержание. Между концентрациями отдельных компонентов органического вещества в иловой воде (углеводов, гуминовых и фуль-вокислот, жирных кислот, аминокислот, битумоидов и т.д.) и соответствующими концентрациями этих компонентов в осадках прямая зависимость, как правило, отсутствует 1(12] . Органическое вещество и продукт его минерализации - N Н 4 часто концентрируются в иловых водах осадков, содержащих мало С орг. в твердой фазе. Это относится в частности к новоэвксинским отложениям [100] . Накопления биогенных элементов ( Р и Si) в поровых водах новоэвк-синских осадков по сравнению с вышерасположенными слоями не происходит С5Ц,75] . Возможно это связано с образованием различных
аутигенных фосфатных и силикатных минералов. Вообще, по данным [5>i] содержание фосфора в поровом растворе черноморских отложений составит 0,01-0,3 мг/л, т.е. меньше, чем в придонной воде. Результаты исследований [75] обнаруживают более широкие пределы колебаний концентраций фосфора (0,02-5 мг/л), которые часто превышают его содержание в придонной и морской водах. Согласно [751 наблвдается максимум в вертикальном распределении фосфора, приходящийся на слой древнечерноморских осадков, обогащенных органическим веществом. Содержание микроэлементов-металлов в иловых водах практически не изучено. Имеются лишь материалы Тагеевой, Тихомировой для северо-западного шельфа, определивших содержание в
среднем I мг/л, Си - 0,06 мг/л, Z h - 0,25 мг/л и полуко-личественные результаты для глубоководной зоны, полученные методом эмиссионного спектрального анализа 175] . По данным авторов
в иловых водах по сравнению с морскими концентрации всех изученных ими микроэлементов, за исключением марганца, увеличиваются. Содержание Мп в поровом растворе колеблется от 184 до 438 мкг/л,
_ —А —А
урана изменяется от 1,29.10 до 3,64.10 г/л, железа от 0,3 до