PT - JOURNAL ARTICLE
AU - Михневич, Г. С.
AU - Кречик, В. А.
AU - Крек, А. В.
AU - Данченков, А. Р.
TI - Геохимические особенности донных отложений восточного склона Гданьской впадины
DP - 2023-04-11
SO - https://rep.herzen.spb.ru/publication/810
AB - Введение Седиментогенез в полузамкнутых бесприливных бассейнах характеризуется высокой терригенной составляющей и включает накопление и преобразование осадочного материала. Механизм накопления донных осадков в Гданьской впадине хорошо изучен и связан, в основном, с гравитационным осаждением взвешенного вещества [3, 5]. Основные постседиментационные изменения осадочного материала зависят от адвективного водообмена между бассейнами Балтийского моря в придонном слое и связаны с процессами восстановительного диагенеза [2]. Однако существуют и другие факторы преобразования осадочного вещества, например, глубинные флюиды - углеводородные газы и подземные воды, оказывающие влияние как на литогенез, так и на биогеохимические процессы в толще голоценовых осадков [2, 11]. В связи с этим целью работы является определение особенностей химического состава донных отложений Гданьской впадины и установление их связи с глубинными флюидами. Регион исследований, объекты и методы Район исследований расположен на восточном склоне Гданьской впадины Балтийского моря (рис. 1) и характеризуется наличием газонасыщенных осадков (ГНО) и тектонического разлома. Контуры распространения ГНО и границы покмарков в пределах акустической аномалии ГНО были уточнены в 37-м рейсе НИС «Академик Николай Страхов». Покмарки имели вытянутую вдоль склона форму (длина 2,3-3,7 км) и относительную глубину до 3 м (рис. 1). Покмарки и акустическая аномалия расположены над системой разломов [5]. Разрывные нарушения сочленяются со структурным уступом верхнего мела. Корни аномалий уходят в триасово-юрские отложения [2]. Состав осадков охарактеризован по данным профиля, заложенного в диагональном направлении через зону ГНО с СЗ на ЮВ (рис. 1). Профиль представлен 7 станциями (37030-37036), на которых был произведен отбор проб поверхностного слоя осадков и 2 станциями (37056 и 37057), на которых отбирались колонки отложений. Пробы отбирались в 37 рейсе НИС «Академик Николай Страхов»: колонки - герметичной геологической трубкой системы Лаури-Ниемисто, пробы поверхностного слоя донных отложений - пробоотборником «Box Corer». Профиль лежит ниже пикноклина (81,0-92,8 м). Длина профиля 9,3 км, расстояния между станциями - 1,3-1,9 км. В зону ГНО попадают станции 37033-37035, 37056. Близ станции 37033 расположен покмарк, ориентировочно между станциями 37034 и 37035 (ближе к 37034) - разлом. Содержание элементов определялось методом атомно-абсорбционного анализа в лаборатории Атлантического отделения Института океанологии РАН, согласно методике количественного химического анализа Федерального научно-методического центра лабораторных исследований и сертификации минерального сырья ВИМС №450-С и инструкции ВИМС по химико-спектральным методам анализа №155-ХС. Свинец определялся на атомно-абсорбционном спектрометре с электротермической атомизацией Квант-2. ЭТА, остальные элементы на пламенном атомно-абсорбционном спектрометре Varian AA240FS. Результаты и обсуждение Зона ГНО характеризуется увеличением содержания Fe до 5% и более. В зоне разлома наблюдается уменьшение концентрации Fe до 3,7% (рис. 2). В пределах ГНО содержание Na уменьшается с 2,63 до 2,15%, Ca - с 1,43 до 1,03%; на пограничных станциях содержание Na резко увеличивается; в то же время ст. 37056 (разлом) характеризуется локальным увеличением концентрации Na до 2,5% и значительным резким скачком Ca - до 2,4% (рис. 2). Концентрации Na и Ca имеют взаимную корреляцию (0,7), что может свидетельствовать об общем источнике этих элементов. Концентрация Ca имеет обратную связь с Mg; в общих чертах в периферической части газонасыщенных илов концентрация Mg составляет 1,3-1,4%, в то время как центральная зона ГНО характеризуется уменьшением содержания Mg до 1,2-1,3%, а зоне разлома и до 1% (рис. 2). График содержания K характеризуется небольшим увеличением его значений в зоне ГНО (с 2,4 до 2,5%) и падением в зоне разлома до 1,7% (рис. 2). Выявлена хорошая корреляция между концентрацией K и Mg. Аналогично ведут себя концентрации Mn: они слабо увеличиваются от 0,02 в периферической части зоны ГНО до 0,04% в центральной ее части с покмарком и разломом. Концентрация Ti в периферических частях ГНО характеризуются незначительным увеличением до 0,3% и сокращением до 0,26%в центральной части. Заметный скачок концентрации элемента заметен в зоне разлома (0,35%). Микроэлементы. Для устранения влияния изменчивости гранулометрического состава на состав осадков была применена процедура нормализации содержания микроэлементов к концентрации Fe [6]. Распределение нормализованных значений концентрации Cu, Zn, Ni и Cr по профилю имеют однообразный облик: к периферической зоне ГНО (ст. 37032 и 37036) и в зоне разлома (ст. 37056) они принимают максимальное значение, а в зоне покмарка (ст. 37034) - минимальные (рис. 2). Приведенные значения концентраций микроэлементов Zn, Co, Ni, Cr и Cu хорошо коррелируют друг с другом, что может свидетельствовать об общем, вероятно антропогенном, их источнике. Выявленные максимальные средние значения Na и Ca, Ti хорошо согласуются с ранее полученными результатами, согласно которым содержание K, Na, Ca, Mg в колонках, расположенных в зоне разлома и покмарка, было выше, чем в фоновых колонках (K и Na на 20%, Ca и Mg - на 46%) [10]. Если концентрации микроэлементов в поверхностном (0-5 см) слое осадков могут находиться в сильной зависимости от антропогенного воздействия [9], то концентрации макроэлементов связаны с минералогическим составом осадков и процессами диагенеза, в т.ч. с влиянием разгрузки подземных вод. В связи с этим в качестве маркеров разгрузки были выбраны макроэлементы K, Na, Ca, Mg. Кальций в донных осадках чаще всего присутствует в составе карбонатов терригенного и биогенного происхождения [6], быстро разрушающихся и растворяющихся. Содержание CaCO3 в осадках в основном менее 1% [6]. Максимальные значения Ca по профилю ст. 37030-37036 отмечены именно в поле ГНО (до 1,43%) (рис. 2). По вертикальному разрезу ст. 37056 в интервале 0-3 см - концентрация Са более 2%, до 20 см - примерно 2% и ниже по колонке резко сокращается до 1-1,5%. В колонке 37057 (вне поля ГНО) наблюдается противоположное распределение Ca по вертикали - с глубиной концентрация возрастает (от 0 до 22 см - 1-1,5%, а ниже 22 см до 44 см - рост до 2-2,5%). Концентрация Na в колонке 37056 имеет повышенные значения в сравнении с колонкой 37057, особенно в глубокой части колонки до 60 см (1,5-2%), ниже 60 см значения Na уменьшается до 1,5%, при том, что приповерхностные значения (0-13 см) различаются незначительно. Возможно накопление Na в нижней части разреза вследствие процессов ионного обмена. В колонке 37057 фиксируется придонный слой осадков (до 13 см) с высокой насыщенностью Na (среднее значение 2,5%), а далее к низу колонки она уменьшается до 1%. В разрезе поверхностных отложений ст 37030-37036 концентрации Na составляют чуть более 1%. Концентрация Mg в колонке 37056 также в целом выше, чем в 37057. В колонке 37056 до глубины 26 см содержание Mg составляет примерно 1%, ниже по разрезу - 1,2%; колонка 37057 - до 21 см среднее значение 0,9, а далее уменьшается до 1%. По поверхностному разрезу 37030-37036 содержание Mg изменяется в пределах 1,2-1,4%. Повышенное содержание Na и Ca в осадках свидетельствует о дополнительном их поступлении близ колонки 37056. Можно ожидать разгрузку оксфорд-титонского водоносного горизонта [1], хлоридные натриевые воды которого характеризуются минерализацией 12-15 г/л [4]. В ионном составе оксфордтитонских подземных вод по сравнению с морской водой значительно больше Ca и Na [4]; Mg находится примерно на том же уровне, что и в морской воде. Выводы Таким образом, по геохимическим признакам имеются основания предполагать, что близ ст. 37056 происходит разгрузка подземных вод оксфордтитонского горизонта. На участке исследований были обнаружены признаки поступления подземных вод по трещиноватым каналам совместно с газом. Об этом свидетельствуют аномальные значения концентрации элементов-маркеров (Ca и Na) в поверхностном слое осадков, а также особенности вертикального распределения этих элементов, выявленные в колонке 37056. Сочетание этих аномалий с высокими значениями хлора и кальция в придонных водах, наличием разрывных дислокаций и активной динамикой газовых флюидов говорит в пользу данной гипотезы.