CC BY
63
УДК 551.794
DOI: 10.24411/1728-323X-2019-11047
ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ИНДИКАЦИЯ ОЗЕРНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ НА СЕВЕРО-ЗАПАДЕ РФ
Е. М. Нестеров, доктор педагогических наук, кандидат геолого-минералогических наук, профессор, заведующий кафедрой геологии и геоэкологии, Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена, [email protected], Санкт-Петербург, Россия, Д. А. Морозов, кандидат географических наук, преподаватель Суворовского училища, [email protected], Санкт-Петербург, Россия,
М. А. Маркова, кандидат географических наук, доцент кафедры геологии и геоэкологии, Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена, [email protected], Санкт-Петербург, Россия, П. И. Егоров, кандидат географических наук, доцент кафедры геологии и геоэкологии, Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена, [email protected], Санкт-Петербург, Россия,
А. М. Боброва, инженер II категории кафедры геологии и геоэкологии, Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена, [email protected], Санкт-Петербург, Россия
Данные детальных геохимических исследований позволяют выявить черты, характеризующие особенности формирования донных отложений. На изменение осадконакопления в озерах влияют различные факторы, такие как воздействие климата и интенсивность химического выветривания, степень удаленности бассейна от источников сноса, окислительно-восстановительные обстановки в водоеме и многие другие. Распределение значений ряда петрохимических модулей (CIA, Fe/Mn, Ba/Sr, Sr/Ca) свидетельствует об изменении физико-географических условий и их влиянии на состав отложений.
The data of detailed geochemical studies allow us to reveal the features characterizing the peculiarities of the formation of bottom sediments. The changes in sedimentation in lakes are influenced by various factors, such as the effects of climate and the intensity of chemical weathering, the degree of remoteness of the basin from the sources of demolition, the redox conditions in the reservoir, and many others. The distribution of the values of a number of petrochemical modules (CIA, Fe/Mn, Ba/Sr, Sr/Ca) indicates a change in the physical-geographical conditions and their influence on the composition of sediments.
Ключевые слова: геохимические исследования, донные отложения, климат, петрохимические модули.
Keywords: geochemical studies, bottom sediments, climate, petrochemical modules.
Введение. Изучение характера осадконакопления в озерах, расположенных на побережье Финского залива в течение голоцена, дает возможность проследить этапы развития береговой зоны, оценить трансгрессивно-регрессивные стадии Балтийского моря и их влияние на состав донных отложений. Эти данные позволяют дополнить и расширить существующие представления. На сегодняшний день разработана общая схема развития Балтийского моря (8аагт81о М., 2008, М1еШ-пеп А., 2002, Субетто и др., 2002).
Модели и методы. Применение геохимических индикаторов при реконструкции генезиса донных отложений представляет особый интерес ввиду того, что они, сформировавшиеся в различных палеоэкологических условиях, могут иметь высококонтрастную геохимическую специализацию, что может использоваться для реконструкций прошлых природных обстановок и определения новых хронологических реперов при невозможности применения традиционных методов датирования. Для анализа условий осадконакопления традиционно используют ряд отношений химических элементов и модулей, изучение распределения которых дают ключ к пониманию процессов образования этих отложений и влияния на них палеогеографических факторов (Скляров и др., 2001, Лу-кашев, 1972). Наиболее ранние отечественные работы, посвященные применению геохимических методов для определения условий образования различных литотипов, были проведены Страховым Н. М., однако наиболее широкое распространение
№ п/п Лабораторный индекс Место отбора пробы Глубина, м Материал Результаты датирования*
14C возраст кал. возраст 2о (cal BP)
1 СПб-2 Лахта, скв. IV 6,60-6,90 торф 314 ± 100
2 СПб-18 Лахта, скв. V 0,07-0,42 торф современный
3 СПб-19 Лахта, скв. V 0,43-0,72 торф 2890 ± 100 3268—2790
4 СПб-20 Лахта, скв. V 0,43-0,72 гиттия 9160 ± 150 10746—9891
5 СПб-21 Лахта, скв. V 6,20—6,40 глинистая гиттия 9400 ± 200 11200—10225
6 СПб-68 Раскоп 16, Охта органика 7288 ± 85 8224—7957
7 СПб-69 Раскоп 16, Охта Палео-почвы 6950 ± 100 7960—7616
8 СПб-75 Раскоп 16, обр. 4, гл. 105, Охта кора 5100 ± 100 6021—5605
9 СПб-76 Раскоп 16, обр. 4, платформа, слой 3, гл. 80 дерево 5050 ± 60 5913—5658
10 СПб-82 Ставок 4,23—4,35 гиттия 9050 ± 100 10504—9890
11 СПб-83 Раскоп 16, Охта Палео-почвы 6959 ± 100 7962—7616
12 СПб-84 Раскоп 16, Охта Палео-почвы 7449 ± 90 8144—8046
* — Датирование выполнено в лаборатории Геохимии окружающей среды им. А. Е. Ферсмана кафедры геологии и геоэкологии РГПУ им. А. И. Герцена
Рис. 1. Результаты датирования голоценовых отложений побережья Финского залива
получили с 1980-х годов (Лукашев, 1972), и системно применены Я. Э. Юдовичем и М. П. Кет-рис (Юдович, Кетрис, 2011). К настоящему времени геохимической индикации условий формирования осадочных пород уделяется значительное внимание (Нестеров и др., 2013). В зарубежной научной публицистике выделяется отдельная дисциплина, изучающая данные вопросы — геохимическая палеолимнология, использующая информацию о химических свойствах естественной среды и поведении химических веществ в ее пределах для того, чтобы описать и охарактеризовать окружающую среду (Boyle, 2001; Schutt, 1998). Геохимическая индикация прошлых природных обстановок может использоваться как самодостаточный метод в тех случаях, когда применение других способов палеоэкологических реконструкций представляется невозможным.
Голоценовые отложения на побережье Финского залива тесно связаны с историей развития Балтийского моря и всего северо-западного региона. Наиболее хорошо история юго-восточной части Балтики отразилась в стратиграфии древ-
них лагун, к каковым относится Лахтинский разлив. Лахтинский разлив имеет гидравлическую связь с Финским заливом. Озеро относится к ла-гунно-лиманному типу, оно отделено от Невской губы песчаной пересыпью. Сводный разрез представлен на рис. 2.
Результаты и обсуждение. В целом вскрытая нами мощность отложений составила 660 см. На глубине 660—655 см вскрываются голубовато-се -рые тонкие плотные глинистые отложения. Вверх по разрезу они сменяются прослоем светло-серых песчано-глинистых отложений мощностью 4 см. Слой на глубине 651—620 см представлен глинистой гиттией бурого цвета. На глубине 620—288 см залегают голубовато-серые, плотные глинистые отложения, с редкими темными прослоями гидротроилита. Отмечаются отдельные включения органики и прослой светло-бурых песчано-глинистых отложений. На глубине 288—260 см — прослой гиттии темно-бурого цвета, 260—178 см — слой голубовато-серых плотных, тонких однородных глинистых отложений с редкими темными прослоями гидротро-
илита, 178—169 см — светло -желтые отложения тонкозернистого песка. На глубине 169—112 см залегают серые плотные глинистые отложения с синеватыми прослоями (161—140 см), 112—92 см — серые тонко-песчаные отложения с редкими бурыми прослоями, 92—73 см — прослой темно-серых песчано-глинистых слоистых отложений. 73—6 см вскрывается торфяной горизонт, торф бурый, в нижних 10 см этого слоя наблюдается увеличение глинистого и тонкопесчаного материала, 6—3 см — голубовато-серые плотные тонкослоистые глинистые отложения.
Для реконструкции палеоклимата использовался индекс химического изменения CIA (Al2O3/(Al2O3 + CaO + Na2O + K2O)). Данный коэффициент является показателем преобладающего типа климата в области размыва. Используя в качестве критерия для разграничения отложений, формировавшихся в обстановках холодного и теплого климата, величину коэффициента CIA = 70 (выше этой величины климат считается
гумидным, в интервале значений 60—70 — переходным, менее 60 — относительно аридным) можно разделять осадки по климатическим условиям их образования. Индекс CIA обнаруживает некоторые вариации по разрезу. Для первых 6 см его величина составляет 66 ед. Вниз по разрезу (74—112 см) наблюдается уменьшение значений CIA с 66 до 57 единиц, что указывает на поступление в область осадконакопления относительно незрелого пелитового компонента и переходные, на границе с аридными, или близкие к ним климатические обстановки в областях размыва. Толща глинистых отложений до 260 см характеризуется значениями CIA = 65—67 единиц, что характерно для осадков, формировавшихся в условиях выветривания гумидного типа. К группе, характеризующейся значениями 60 < CIA < 70, принадлежат и глинистые отложения на глубинах 290—620 см. Скорее всего, все эти образования являются отложениями умеренных климатичес-
0
-40
120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600 640
Ч/Ч/Ч/Ч/Ч/Ч/Ч/ЧУЧ/Ч
ч/ч/ч/ч/ч/ч/ч/ч/ч/ч
№Ш№№
ч
VWVAA/W\
отоотэтта
VVWVWWv WsWvWA
wvw^ws
MWWWW\
wwwww
VWWWWl ч/ч/ч/ч/ч/ч/чл/ч/ч vwwww\ vwwwwv
vwwww\ WWWWAA
WWVWW\ XAMAMAM WWWVW4 vwwww\ ЧАЛЛЛЛЛЛАА VWWWW4
vwwvww
\АЛЛДЛЛЛЛА \ЛЛДААЛЛЛЛ WWVWVNA VWWVWVA
Ч/Ч/Ч/Ч/ЧГЧЛ/Ч/Ч/Ч
■ - Синевато-серые, тонкие,
плотные глинистые отложения
штпга
Торф, перемытый с глиной
Торф
Торф, более разложившийся, с примесью песчано-глинистых отложений
Глинистые отложения с примесью тонкозернистого песка
Прослои гидротроилита
Ч/Ч/Ч/Ч/Ч/Ч/Ч/Ч/Ч/Ч ЧЛ/Ч/ЧЛ/Ч/Ч/Ч/Ч/Ч Ч/Ч/Ч/Ч/Ч/Ч/Ч/Ч/Ч/Ч Ч/Ч/Ч/Ч/Ч/Ч/Ч/Ч/Ч/Ч.
шт
Гиттия
Серовато-бурые жидкие глинистые отложения
Рис. 2. Сводный разрез донных отложений оз. Лахтинский разлив
ких обстановок без ярко выраженной климатической специфики.
Е. П. Акульшиной (Акульшина, 1985) в качестве границ различных климатических обстановок были приняты значения отношения А12О3/ТЮ2 в тонкой фракции, составляющие менее 20 единиц для гумидного климата, и более 30 единиц — для аридного; промежуточные значения отношения А12О3/ТЮ2 характерны для переходного семиа-ридного климата. Анализ распределения значений отношения А12О3/ТЮ2 по разрезу позволяет сделать следующие выводы. Как и индекс химического изменения, отношение А12О3/ТЮ2 указывает на существование близких к аридным климатических условий при формировании отложений на глубине 74—112 см. Для толщи глинистых отложений до глубины 260 см и 290—620 см величина отношения составляет 17—18, лишь на глубине 171—183 см эти значения увеличиваются до 26—29 единиц. В целом это подтверждает формирование данных отложений в условиях выветривания гумидного типа. Таким образом, преобладающие климатические условия во время формирования донных отложений Лахтинского разлива можно охарактеризовать как переходные, близкие к гумидным.
Для разграничения мелководных и глубоководных отложений используется отношение Зг/Са. Миграционная способность стронция выше, чем миграционная способность кальция. Значения коэффициента для мелководных отложений будут меньше, чем для глубоководных, что подтверждается графиком распределения коэффициента по разрезу. Для глинистых отложений Лахты в целом характерны более высокие значения отношения Зг/Са, чем для слоев торфа/гиттии.
Отношение Ва/Зг всегда выше в пресноводных глинах (Лукашев, 1972). Пронализировав распределение величин этого отношения по разрезу), донные отложения Лахтинского разлива в целом можно разделить на 3 группы. В первую группу попадают донные отложения на глубине 75—170 см. Для них характерны максимально низкие значения, что свидетельствует о повышенной солености палеоводоема, где шло формирование данных отложений. Вторую группу составляют отложения с глубин 170—260 см, величины отношения Ва/Зг для них несколько выше, чем для первой группы. Толща глинистых отложений на глубине 290—620 см характеризуется повышенными значениями с небольшой амплитудой разброса, что предполагает накопление данных отложений в водоеме с достаточно низкой соленостью.
Считается, что отношение Сг/Си уменьшается по мере удаления осадочных пород от питающей
провинции. Элементы, обладающие большей миграционной способностью, выносятся в удаленные от берега участки моря, тогда как слабоподвижные элементы накапливаются вблизи источника сноса. Для глинистых отложений Лахтинского разлива величина отношения остается постоянной, лишь отложения на глубине 74—115 см характеризуются несколько пониженными значениями.
Величина железо-марганцевого коэффициента (Fe/Mn) может во многих отношениях характеризовать редокс-обстановки бассейна седиментации. Анализ распределения значений данного коэффициента по разрезу позволяет выявить следующее: верхняя часть разреза (0—280 см) и основание разреза (600—660 см) характеризуются высокими значениями железо-марганцевого коэффициента, что может указывать на восстановительные богатые органикой мелководные условия, в то время как толща отложений на глубинах 280—600 формировалась в анаэробных глубоководных условиях.
Реконструкция палеоэкологических условий седиментации оценивалась по изменению геохимических индикаторов палеосреды. Гидролизат-ный модуль (ГМ = AI2O3 + Fe2O3/SiÜ2) [8] при изучении терригенных и глинистых отложений позволяет разделять породы, содержащие продукты гидролиза (каолинит, оксиды алюминия, железа, марганца), и кремнезем. Чем выше значения этого модуля, тем более сильное и глубокое выветривание претерпевали породы источников сноса, чем меньше, тем выше зрелость осадочной породы. Алюмокремниевый модуль (АМ = Al2O3/SiO2) дублирует гидролизатный модуль и также показывает степень зрелости осадочных отложений. Положительная корреляция этих двух модулей показывает на отсутствие чужеродных примесей в отложениях.
Значения калиевого модуля (КМ = K2O/AI2O3), свидетельствуют о минеральном составе глинистой составляющей, о преобладании определенных минералов в отложениях: плагиоклазов, гидрослюды или хлорита.
Соотношение Fe/Mn в осадочных отложениях, по данным Галоты В. В. (Голота, 2002), Кра-ускопфа К. Б. (Краускопф, 1963). Соотношение может быть использовано как показатель щелочности среды. Исследования показали, что осаждение марганца происходит на щелочном барьере. В то же время Schmidt R. (Schmidt, 2002) применял показатель Fe/Mn в озерных отложениях как окислительно-восстановительный индикатор среды.
Для установления степени выветривания, связанного с увеличением температуры в гумид-
ных зонах использовался индекс химического выветривания, предложенный Neisbit, Young: CIA = Al2O3/(Al2O3 + CaO + Na2O + K2O).
Геохимические характеристики осадконакопления в озерах. Результаты геохимического изучения толщи д онных отложений показывают, что содержание основных породообразующих оксидов соответствует в целом среднему химическому составу глинистых отложений Русской платформы. Некоторые различия обусловлены геохимической спецификой области сноса (Балтийского щита) на разных этапах формирования осадка.
Оз. Лахтинский разлив. На глубине 650—640 см от поверхности донных отложений залегает глинистая гиттия бурого цвета, которая переходит в темно-коричневую гиттию (640—620 см). Отложения характеризуются низкими значениями ГМ и АМ показателей, что свидетельствует о незрелости поступающего материала из зоны сноса и низкими значениями CIA, что указывает на большую степень физического выветривания. Повышенные значения КМ модуля характеризуют преобладание гидрослюды и хлорита в составе отложений, а также появление полевошпатовых минералов. Отложения на глубине 640—620 см характеризуются увеличением значений Fe/Mn показателя, что отражает кислые восстановительные условия седиментации, связанные с поступлением органического вещества в состав отложений. Пониженные значения ГМ свидетельствуют о том, что железо входит в состав органомине-ральных комплексов и терригенных минералов, а не образует гидроокислы железа. Эти данные позволяют предположить, что формирование отложений происходило в зоне мелководного, богатого органикой водоема, в период прохладного и сухого климата.
На глубине 620—290 см залегают голубовато-серые, плотные глинистые отложения. Они характеризуются уменьшением значений КМ, увеличением показателей АМ, ГМ, CIA. Можно отметить, что на этом этапе седиментации происходит увеличение степени зрелости поступающего материала и увеличение интенсивности химического выветривания. В составе отложений преобладают гидрослюдистые минералы. Появление прослоев гидротроилита в глинистых отложениях свидетельствует о преобладании восстановительных условий в достаточно глубоководном водоеме, которые м огут быть созданы в морской среде под действием сульфатредуцирующих бактерий. Увеличение значений Fe/Mn показателя в этих прослоях на фоне низких значений в глинистых отложениях подтверждает этот вывод.
На глубине 288 см происходит изменение условий осадконакоплений, появляются отложения
гиттии темно-бурого цвета (288—260 см). Для этих отложений характерно увеличение КМ показателя, что дает возможность предположить увеличение полевошпатовой составляющей в составе отложений. Повышенные значения ГМ и уменьшение АМ показателя свидетельствуют о поступлении незрелого материала в состав отложений. Уменьшение значений CIA также свидетельствует о преобладании полевошпатовой составляющей в составе отложений и преобладании физического выветривания над химическим выветриванием. Появление органогенной составляющей в составе отложений и увеличение индекса Fe/Mn может свидетельствовать о восстановительных условиях. Эти данные характеризуют осадкона-копление в мелководном, обогащенном органикой водоеме. Следующий этап формирования серо-голубых глинистых отложений на глубине 260—178 см вновь характеризуется увеличением глубины водоема. Осадконакопление тонкозернистого песка на глубине 278—169 см характеризует резкое уменьшение уровня воды, за которым следует вновь увеличение уровня воды в водоеме, что маркируется отложениями серо-голубых глин на глубине 169—112 см. Дальнейшее уменьшение уровня воды характеризуется увеличением значений показателей КМ, Fe/Mn, уменьшением значений ГМ, АМ, повышением органогенной составляющей в отложениях на глубине 112—73 см и накоплением торфа на глубине 73—6 см.
Оз. Ставок на Карельском перешейке. Глинистые темно-серые, плотные отложения на глубине 500—458 см характеризуются низкими значениями КМ и увеличением показателей АМ, ГМ, CIA. В составе отложений преобладают гидрослюдистые минералы. Появление прослоев гидротрои-лита в глинистых отложениях свидетельствует о преобладании восстановительных условий в достаточно глубоководном морском водоеме.
На глубине 458—429 см происходит изменение условий осадконакопления и отложение зеленовато-бурого сапропеля. В нижней части пачки происходит резкое увеличение значений КМ показателя, что связано с появлением полевошпатовой составляющей, уменьшение значений показателей АМ, ГМ свидетельствует о незрелости поступающего осадка. Повышение значений Fe/Mn показателя в слое сапропеля связано с преобладанием восстановительных условий при заболачивании водоема. Отложение однородного темно-бурого сапропеля на глубине 429—0 см характеризуется повышенными значениями КМ показателя, пониженными значениями АМ, ГМ, уменьшением CIA и накоплением неразложив-шейся органики, что свидетельствует о заторфо-вывании озера.
Обсуждение результатов исследования. На основе детального изучения разрезов Лахтинского разлива и оз. Ставок удалось выявить общие и индивидуальные черты, характеризующие особенности их развития.
Осадконакопление в оз. Лахтинский разлив тесно связано с развитием береговой зоны Финского залива и на начальном этапе озеро представляло его л агунную часть. Формирование нижней пачки отложений оз. Лахтинский разлив на глубине 660—288 см началось, по всей видимости, с регрессии Иольдиевого моря, которую маркируют отложения бурой гиттии на глубине 651—620 см, возрастом — 9400 ± 200 BP/11 200 cal BP-10225 cal BP (табл. 1). Дальнейшее увеличение уровня воды в водоеме и формирование глинистых отложений связано со стадией Анцило-вой трансгрессии. Можно отметить, что формирование глинистых темно-серых отложений на глубине 500—458 см в оз. Ставок, которое расположено на Карельском перешейке, происходит также в условиях глубоководного водоема. По-видимому, Хенийокский пролив, существовавший до 10 950—10 550 кал. лет назад, обусловливал высокий уровень воды в гидрологической сети и проникновение вод Балтики в эту зону Карельского перешейка. Анализ г еохимических д ан-ных глинистых отложений двух разрезов — Лах-тинского и Ставка — показал, что примерно на одном уровне значений находятся концентрации большинства химических элементов — Cu, Ni, Cr, Co, Sr, La, Y. В отложениях Лахтинского разреза значения концентраций элементов Zn, Fe, Mn, Ti, Pb, Rb, Nb, Zr несколько выше, чем в отложениях озера Ставок. Максимальные содержания литофильных элементов Nb и Zr отмечаются в отложениях обоих разрезов. В верхней части глинистых отложений, на контакте с гиттией отмечается формирование песчаного прослоя как в разрезе оз. Лахтинский разлив, так и в разрезе оз. Ставок. Песчаные отложения озера Ставок имеют в составе крупнозернистую фракцию, по сравнению с песчаными прослоями отложений оз. Лахтинский разлив, что можно объяснить большей удаленностью Лахты от области сноса в отличие от Ставка.
Следующая стадия развития озер характеризуется накоплением гиттии. В оз. Лахтинский разлив на глубине 288—260 см формирование отложений гиттии по данным геохимических м о-дулей происходит в условиях уменьшения уровня воды. По данным радиоуглеродного анализа этот слой сформировался около 9160 ± 150 BP/10 746— 9891 cal BP, т. е. во время Анциловой регрессии. В бассейне оз. Ставок также происходит умень-
шение уровня воды, которое маркируется геохимическими показателями. Возраст сапропелевых отложений озера Ставок (гл. 434—422 см) — 9050 ± 100 BP/10 504—9890 cal BP 9 (табл. 1), что также соответствует времени Анциловой регрессии. В гиттиевом слое Лахты характерно снижение содержания по всем элементам, за исключением Co, Fe. В донных отложениях Ставка картина несколько иная: понижения концентраций отмечаются для большинства элементов, а на том же уровне значений или выше, чем в глинах — по Co, Zn, Mn, Zr.
На следующем этапе формирования донных отложений рассматриваемых разрезов условия осадконакопления носили принципиально разный характер. В оз. Ставок (429—400 см) происходит накопление озерных осадков, после того как прекратилась связь с Балтикой. Они характеризуются низким содержанием большинства элементов, за исключением Co, Mn, Zn, Nb. В оз. Лах-тинский разлив происходит образование глубоководных глинистых осадков, содержащих прослои гидротроилита, что характеризует восстановительные, морские условия осадконакопления. Отложения характеризуются повышенными концентрациями Zn, Fe, Mn, Ti, Pb, Rb, Nb, Zr. Эти отложения формируются уже в следующую стадию развития Балтийского моря — Литориновую. По глинистым отложениям, которые сформировались в озере в этот период, достаточно сложно оценить хронологию трансгрессивно-регрессивных стадий Литоринового моря. Стадия внутрилиториновой трансгрессии около 7288 ± 85 ВР8224—7957 cal. BP была зафиксирована нами при исследовании пес-чано-алевритовых отложений, содержащих остатки водорослей, на мысе в устье реки Охты (Куль-кова М. А., Сапелко Т. В., Нестеров Е. М. и др., 2010). Другая стадия внутрилиториновой трансгрессии по нашим данным имела место около 5100+100 ВР/6021—5605 cal BP (табл. 1). Природные условия достаточно быстро сменились на ак-вальные, что находит отражение в смене литологии изученного разреза — в это время отлагались песчаные отложения с глинистыми прослоями и косой слоистостью. В оз. Лахтинский разлив на глубине 178—169 см отмечаются мелкозернистые песчаные отложения. Вероятно, прослой песка фиксирует регрессивные внутрилиториновые условия. Регрессия отчетливо маркируется изменением геохимического состава отложений. Минимальные концентрации Cu, Ni, Cr, V, Zn, Co, Fe, Mn и максимальные концентрации Zr приурочены к прослоям с повышенным содержанием песчаной фракции. Прорыв ладожских вод в Балтику произошел по данным разных исследователей
около 3250 кал. лет назад. По нашим данным, в озере Лахтинский разлив это событие не фиксируется. В верхней части разреза донных отложений Лахтинского разлива слой погребенного торфа датируется 2890 ± 100 BP/3268—2790 cal BP. Погребенный торф переходит в слой современного торфа, возраст которого составляет примерно 300 лет. В процессе бурения на Лахтинском разливе на глубине 6,65—6,95 м от уреза воды нами вскрыт ( в двух скважинах) горизонт слабораз-ложившегося торфяника. Ниже торфяников залегает слой плотных голубовато-серых глинистых отложений, перемытых с торфом. Результаты радиоуглеродного датирования торфа дали возрастную привязку 314 ± 100 лет ВР (табл. 1).
Таким образом, примерно 300 л. н. уровень воды в Лахте и, соответственно, на прилегающей акватории был ниже нынешнего ординара. Можно предположить, что намыв минеральных частиц на поверхность торфа происходил в течение последних столетий благодаря нагонам воды из Финского залива, продолжающемуся опусканию территории и повышению уровня Мирового океана, опережающему накопление торфа. Воздействие периодических нагонов воды — специфичная черта ландшафтов Лахтинской впадины. Следовательно, залегающие выше данного слоя примерно 2 м глинистых отложений, вскрытых скважиной, должны были накопиться примерно за 300 лет. С этой датой можно связать начало антропогенного воздействия на геосистему Лахтин-ского разлива. Анализ графиков распределения химических элементов по разрезу показал, что можно выделить два так называемых интервала, границей между которыми служит слой торфа.
Исследование поверхностного слоя донных отложений Лахтинского разлива показало, что антропогенное воздействие на исследуемую акваторию привело к трансформации природных механизмов дифференциации и к изменениям в геохимической структуре поверхностного слоя донных отложений водоема. В структуре ведущих факторов выделяются два компонента, которые отражают неоднородность геохимического поля. Первый — это природная составляющая, обусловленная химическим составом глин, слагающих донные отложения Лахтинского разлива, типом водного питания. Второй — техногенная составляющая, которая определяется поступлением загрязняющих веществ с его водосбора и через атмосферу. Так, высокое содержание железа, марганца определяется зависимостью Лахтинского разлива от особенностей водосборной площади водоема — значительной долей болотного питания водотоков и их водного режима. Техноген-
ный поток загрязняющих веществ идет от основных источников поступления загрязняющих веществ, которыми являются полигон твердых бытовых отходов, иловые поля Северной станции аэрации сточных вод Санкт-Петербурга, многочисленные несанкционированные свалки в бассейне р. Черной, центральная усадьба совхоза «Пригородный», что характеризует комплексный характер антропогенного воздействия на геосистему Лахтинского разлива. Нарушение естественного хода геохимических процессов седиментоге-неза проявилось в увеличении в приповерхностной части разреза концентраций большинства исследованных микроэлементов и тяжелых металлов (Zn, Ni, Co, Fe, Cr, V, Ti). Таким образом, основание и развитие Санкт-Петербурга находит свое отражение и в г еохимической истории отложений Лахтинского разлива.
Заключение. Анализ вышеизложенных материалов позволяет констатировать, что д анные детальных геохимических исследований по разным природным и антропогенным объектам имеют высокую степень корреляции, что позволяет использовать геохимические д анные в случаях, когда применение других методов невозможно, или их результаты не презентабельны.
На основе детальных геохимических исследований были выявлены черты, характеризующие особенности формирования донных отложений в естественных и антропогенно-измененных геосистемах береговой зоны Финского залива. Основным источником осадочного материала на протяжении всего голоцена были породы Балтийского щита, в связи с чем отложения озер имеют ряд общих геохимических особенностей. На изменение осадконакопления в озерах также влияют такие факторы, как воздействие климата и интенсивность химического выветривания, степень изоляции водоемов от Балтийского моря, усиление роли антропогенного воздействия, которые изменяют минералого-геохимические характеристики состава основного источника осадочного материала. Распределение значений ряда петро-химических модулей (АМ, ГМ, КМ, CIA) свидетельствует об изменении физико-географических условий и их влиянии на состав отложений. На заключительном этапе геохимической эволюции Балтийского моря все большее значение приобретает антропогенный фактор. Донные отложения как наиболее стабильный компонент водных систем является хорошим показателем уровня антропогенной нагрузки. Исследование распределения тяжелых металлов и мышьяка в береговой зоне Финского залива от г. Хамина в Финляндии до г. Санкт-Петербург показало, что на-
копление элементов определяется, во-первых, литологическим фактором, во-вторых, антропогенной нагрузкой на водосборную площадь рек, несущих свои воды в Финский залив, в-третьих, значительным воздействием автомобильного транспорта, а также сливами сточных вод.
На основании изложенного можно констатировать, что результаты радиоуглеродного анализа, сопряженные с установленной геохимической зональностью изученных разрезов, позволяют по-новому рассмотреть ряд эпизодов естественной и антропогенной истории. Особенности эво-люционно-географического развития береговой зоны Финского залива в голоцене обусловлены
как многокомпонентностью природных факторов развития окружающей среды, так и интенсивностью антропогенного на нее воздействия. Комплексная методика реконструкции параметров палеоэкологических обстановок развития окружающей среды по данным геохимических характеристик отложений позволила уточнить закономерности эволюции природной и антропогенной среды региона исследований, а установление региональных черт может способствовать построению ряда последовательных смен палеогеографических и палеоклиматических обстановок в пределах обширных территорий.
Библиографический список
1. Акульшина Е. П. Глинистое вещество и осадочный рудогенез. — Новосибирск: Наука, 1985.
2. Голота В. В. Подготовительная стадия осадочного марганцеворудного процесса. — Уфа. 2002. Препринт по дополненному изданию РНТИК «Баштехинформ», 2000.
3. Краускопф К. Б. Разделение марганца и железа в осадочном процессе: Геохимия литогенеза. — М.: ИЛ, 1963. С. 294—339.
4. Кулькова М. А., Сапелко Т. В., Лудикова А. В., Кузнецов Д. Д., Субетто Д. А., Нестеров Е. М., Гусенцова Т. М., Сорокин П. Е. // Палеогеография и археология стоянок неолита — раннего металла в устье реки Охты (г. Санкт-Петербург) // Изв. РГО. — 2010. — Т. 142, Вып. 6. — С. 13—31.
5. Лукашев В. К. Геохимические индикаторы процессов гипергенеза и осадкообразования. — Минск: «Наука и техника», 1972.
6. Нестеров Е. М., Морозов Д. А., Веселова М. А., Харитончук А. Ю. Геохимическая индикация донных отложений в теории и практике палеоэкологических исследований // Проблемы региональной экологии. — № 5. — С. 71—75.
7. Субетто Д. А., Севастьянов Д. В., Савельева Л. А., Арсланов Х. А. Донные отложения озер Ленинградской области как летопись балтийских трансгрессий и регрессий // Вестник СПбГУ. Сер. 7. 2002. Вып. 4 (№ 31). С. 75—85.
8. Юдович Я. Э., Кетрис М. П. Геохимические индикаторы литогенеза (литологическая геохимия). — Сыктывкар: ГеоПринт, 2011. — С. 742.
9. Boyle J. F. Inorganic geochemical methods in palaeolimnology. In: W. M. Last and J. P. Smoled(s). Tracking environmental change using lake sediments: physical and chemical techniques. Dordrecht, Kluwer Academic. 2001. P. 83—141.
10. Miettinen A. Relative sea level changes in the eastern part of the Gulf of Finland during the last 8000 years. Helsinki. 2002. 102 p.
11. Saarnisto M. Emergence history of the Karelian Isthmus // Karelian Isthmus. — Stone Age studies in 1998—2003. Iskos 16. Helsinki. 2008. Р. 128—139.
12. Schmidt R., Koinig K. A., Thompson R., Kamenik Ch. A multy proxy core study of the last 7000 yearsof climate and alpine land-use impacts on an Austrian mountain lake (Unterer landschitzsee, Niedere Tauern) // Palaeogeography, Palaeoclimate, Palaeoecology. — 2002. Vol. 187. — P. 101—120.
13. Schutt B. Reconstruction of palaeoenvironmental conditions by investigation of Holocene playa sediments in the Ebro Basin, Spain: preliminary results / B. Schutt // Geomorphology. Vol. 23. 1998. P. 273—283.
GEOCHEMICAL INDICATION OF LAKE SEDIMENTS IN THE NORTH-WEST OF THE RUSSIAN FEDERATION
E. M. Nesterov, Ph. D. (Geology), Dr. Habil, Professor, Head of the Department of Geology and Geoecology, Herzen State Pedagogical University of Russia, [email protected], St. Petersburg, Russia,
D. A. Morozov, Ph. D. (Geography), teacher of St. Petersburg Suvorov Military School, [email protected], St. Petersburg, Russia,
M. A. Markova, Ph. D. (Geography), Associate Professor, Department of Geology and Geoecology, Herzen State Pedagogical University of Russia, [email protected], St. Petersburg, Russia,
P. I. Egorov, Ph. D. (Geography), Associate Professor, Department of Geology and Geoecology, Herzen State Pedagogical University of Russia, egorov,[email protected], St. Petersburg, Russia,
A. M. Bobrova, Engineer, Department of Geology and Geoecology, Herzen State Pedagogical University of Russia, [email protected], St. Petersburg, Russia
References
1. Akulshina E. P. Glinistoe veshestvo i osadochnyj rudogenez. [Clayey matter and sedimentary ore genesis.] Novosibirsk: Nau-ka, 1985. [in Russian]
2. Golota V. V. Podgotovitelnaya stadiya osadochnogo margancevorudnogo processa. Ufa. 2002. Preprint po dopolnennomu izdaniyu RNTIK "Bashtehinform", 2000. [Preparatory stage of the manganese ore sedimentary process]. Ufa. 2002. [in Russian]
3. Krauskopf K. B. Razdelenie marganca i zheleza v osadochnom processe: Geohimiya litogeneza. [The separation of manganese and iron in the sedimentary process: Geochemistry of lithogenesis.]. Moscow, IL. 1963. P. 294—339. [in Russian]
4. Kulkova M. A., Sapelko T. V., Ludikova A. V., Kuznetsov D. D., Subetto D. A., Nesterov E. M., Gusentsova T. M., Sorokin P. E. Paleogeografiya i arheologiya stoyanok neolita — rannego metalla v uste reki Ohty (g. Sankt-Peterburg). Izv. RGO. [Pale-ogeography and archaeology of the Neolithic sites — an early metal in the mouth of the Okhta River] St. Petersburg), Izv. RGO. 2010. Vol. 142, No. 6. P. 13—31.]. [in Russian]
5. Lukashev V. K. Geohimicheskie indikatory processov gipergeneza i osadkoobrazovaniya. [Geochemical indicators of hypergenesis and sedimentation]. Minsk, Nauka i Tekhnika. 1972. [in Russian]
6. Nesterov E. M., Morozov D. A., Veselova M. A., Kharitonchuk A. Yu. Geohimicheskaya indikaciya donnyh otlozhenij v teorii i praktike paleoekologicheskih issledovanij. Problemy regionalnoj ekologii. [Geochemical indication of bottom sediments in the theory and practice of paleoecological studies. Environmental Regional Issues. No. 5. P. 71—75]. [in Russian]
7. Subetto D. A., Sevastyanov D. V., Saveleva L. A., Arslanov H. A. Donnye otlozheniya ozer Leningradskoj oblasti kak letopis baltijskih transgressij i regressij // Vestnik SPbGU. Ser. 7. [Don Lakes Deposits of the Leningrad Region as a Chronicle of the Baltic Transgressions and Regressions]. SPbSUBulletin. Ser. 7. 2002. Vol. 4. No. 31. P. 75—85.]. [in Russian]
8. Yudovich Ya. E., Ketris M. P. Geohimicheskie indikatory litogeneza (litologicheskaya geohimiya). [Geochemical indicators of lithogenesis (lithological geochemistry). Syktyvkar, GeoPrint, 2011. P. 742]. [in Russian]
9. Boyle J. F. Inorganic geochemical methods in palaeolimnology. In: W. M. Last and J. P. Smoled(s). Tracking environmental change using lake sediments: physical and chemical techniques. Dordrecht, Kluwer Academic. 2001. P. 83—141.
10. Miettinen A. Relative sea level changes in the eastern part of the Gulf of Finland during the last 8000 years. Helsinki. 2002. 102 p.
11. Saarnisto M. Emergence history of the Karelian Isthmus. Karelian Isthmus — Stone Age studies in 1998—2003. Iskos 16. Helsinki. 2008. Р. 128—139.
12. Schmidt R., Koinig K. A., Thompson R., Kamenik Ch. A multy proxy core study of the last 7000 years of climate and alpine land-use impacts on an Austrian mountain lake (Unterer landschitzsee, Niedere Tauern). Palaeogeography, Palaeoclimate, Palaeoecology. 2002. Vol. 187. P. 101—120.
13. Schutt B. Reconstruction of palaeoenvironmental conditions by investigation of Holocene playa sediments in the Ebro Basin, Spain: preliminary results. B. Schutt. Geomorphology. Vol. 23. 1998. P. 273—283.
