Fe/Mn корки, захороненные глубоко в осадках Байкала

C Л.З. Гранина, В.Д. Мац, М.А. Федорин, О.М. Хлыстов (Лимнологический институт СО РАН, Иркутск, e-mail: liba@lin.irk.ru, Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, Новосибирск). Fe/Mn корки, захороненные глубоко в осадках Байкала. Материалы XVIII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии Москва,N2. 16–20 ноября 2009 г cc. 148-152 http://rogov.zwz.ru/Marine%20geology%202009_t_2.pdf

В Байкале известны три типа захороненных Fe/Mn микрозон. Один из них представлен мощными ( 1 см) Fe/Mn корками, залегающими глубоко (метры) под поверхностью дна в районе Академического хребта. Этот тип захороненных реликтов рассмотрен на примере керна ст. 6. В нем внутри желтого окисленного слоя мощностью около двух метров выделяются зоны вторичного обогащения – темно-коричневые мягкие Fe/Mn прослои на горизонтах 7; 160 и 188 см и твердые корки на горизонтах 171,5;172; 193,5 и 197 см. Осадки отличаются низким содержанием органического углерода (Сорг),в среднем 0.2%. В подобных окисленных отложениях на горизонтах глубже 100 см концентрация Сорг может снижаться до 0.03 %, а инертная фракция в составе органического вещества (ОВ) достигать 100 %. Инертное ОВ не способно инициировать диагенетические процессы, и осадок остается окисленным на значительную глубину.

Благодаря дефициту активного Сорг, окислительный фронт продвигается вглубь отложений, и на нем переотлагаются Fe- и Mn-прослои. Текстуры, характеризующиеся наличием двух и более Fe/Mn прослоев, встречаются и в современных осадках на Академическом хребте, изменчивая топография которого определяет нестабильность условий седиментации. В таких осадках для растворения Mn-прослоя требуются тысячи лет, в условиях вялотекущего диагенеза в двухметровой окисленной толще осадков ст. 6 для этого нужны десятки тысяч лет. Возраст подобных корок, отобранных в разных кернах, составляет 65–85 KA.

Происхождение глубоко захороненных Fe/Mn корок связано с тектоническими событиями в этой части озера. Дневная поверхность Байкальской впадины с развившимися на ней в мел-палеогеновый и неогеновый этапы корой выветривания, субаэральным покровом и сопутствующей рудной минерализацией со временем затапливалась водами формирующихся здесь бассейнов. Реликты этой поверхности установлены на о-ве Ольхон и в Приольхонье, а также на дне Байкала – в Малом Море и на подводном Академическом хребте. Глубоко захороненные в осадках Академического хребта Fe/Mn корки, в том числе и фосфатсодержащие, расположены в непосредственной близости от рудопроявлений Fe, Mn и Р на берегах озера. Часть из них, приуроченная к карбонатизированным песчаным отложениям, залегает в первичных субаэральных осадках. Для других можно предположить переотложение материала, приводящее в условиях дефицита активного Сорг. В осадках к образованию вторичной диагенетической слоистости в виде Fe/Mn прослоев и корок, расположенных в керне на различных горизонтах.

В пользу субаэрального генезиса свидетельствуют низкое содержание Сорг во вмещающих осадках, состоящих из переотложенного вещества древних красноцветных континентальных отложений, высокое содержание в них карбонатов, разъедающих и замещающих окружающую минеральную массу. До геологически недавнего времени апикальная зона хребта была сушей. В позднем плейстоцене в результате тектонических событий она, а с нею и покрывающие ее палеоген – неогеновые отложения, содержащие Fe/Mn образования, погрузилась ниже уровня Байкала. Переотложение оксидов Fe и Mn привело к образованию Fe/Mn корок в нижней части осадка. Их возраст (около 100 тыс. лет) согласуется с представлением о связи этого события с тыйской фазой тектогенеза, начавшейся 150–120 KA. Движениями этой фазы обусловлен импульс погружения дна Байкальской впадины до современных глубин. Эти факты указывают на возможную связь глубоко захороненных корок с наземными рудными образованиями.

Состав захороненных корок также может служить аргументом в пользу предложенного сценария их происхождения. В керне ст. 6 корки обогащены (в 1,5–2.4 раза) Pb, Sr, Ba и Mo; в наибольшей степени (в 6–20 раз) – U и As Существенное обогащение мышьяком обусловлено тем, что захороненные корки – образования железистые. Поэтому и малые элементы накапливаются в них слабо сравнительно с глубоководными Fe/Mn образованиями Байкала, содержащими значительно больше оксидов Mn. В целом элементный состав захороненных корок не дает однозначной информации, позволяющей судить об их генезисе. В этом смысле важнее факт обогащения этих образований фосфором и ураном. В Fe/Mn корках ст. 6 содержание фосфора не определяли, однако значительное обогащение корок ураном указывает, что они могут иметь включения урансодержащих фосфатов, аналогичные описанным С.М. Жмодиком с соавторами [1], поскольку исследованный ими керн отобран практически там же, где расположена ст. 6. Обогащение ураном донных осадков Байкала геологи предположительно связывают с распространением в регионе рудопроявлений U и Th. Последние известны на берегах Байкала, в том числе, и там, где имеются рудопроявления Fe, Mn и фосфоритов. В целом концентрации оксидов Fe, Mn и P в глубоко захороненных корках в районе Академического хребта близки к максимальным концентрациям, характерным для континентальных фосфоритов Сарминского и Озерского месторождений, расположенных на западном берегу Байкала В океане фосфориты образуют скопления в условиях тропиков и субтропиков [4]. В Прибайкалье мел-палеогеновый этап рудообразования был тоже обусловлен специфической климатической (влажные тропики, субтропики – климатический оптимум кайнозоя), а также палеотектонической (ослабление вертикальных тектонических движений) обстановкой позднего палеоцена-эоцена. Она привела к формированию в это время пенеплена и латеритной коры выветривания, развивавшихся на разнообразном по составу субстрате. Океанские фосфориты в окислительной среде с наложенной Fe/Mn минерализацией обогащены рядом малых элементов [4]. По мнению Г.Н. Батурина [4] в Тихом океане процесс фосфатизации конкреций подводных гор приурочен главным образом к мелководной стадии их истории, когда вершины этих гор являлись островами или мелководными банками. Аналогичный процесс мог иметь место в районе Академического хребта, сравнительно недавно погрузившегося под воду. Таким образом, условия, некогда существовавшие в регионе Байкала, были благоприятными для формирования здесь континентальных руд Fe, Mn и фосфоритов. Они могли способствовать их площадному распространению в районе Академического хребта, повлиявшему впоследствии на более молодые байкальские образования. Это единственный на Байкале район, характеризующийся малой мощностью донных отложений, в пределах которого можно изучать взаимодействие минерализации фундамента и процессов в базальных слоях осадочной толщи озера. Однако право предложенной гипотезы на существование требует дальнейших исследований и, прежде всего, изучения состава континентальных руд на берегах Байкала и конкреционных образований в осадках прилегающих районов озера.

1. Жмодик С.М., Миронов А.Г., Грачев М.А. и др. Урансодержащие фосфориты в донных осадках озера Байкал // ДАН. 2001. Вып. 379(4). С. 528-533.
2. Fagel N., Alleman L.Y., Granina L. et al. Vivianite formation and distribution in Lake Baikal sediments // Global and Planetary Change. 2005. V. 46. P. 315-336.
3. Занин Ю.Н. Геология фосфатоносных кор выветривания и связанных с ними месторождений фосфатов. Новосибирск: Наука, 1969. 158 с.
4. Батурин Г.Н. Фосфатонакопление в океане. М.: Наука, 2004. 464 с.
5. Amirzhanov B.J., Pampoura V.D., Piskunova L.F. Rare elements in the Lake Baikal ferromanganese nodules // IPPCCE Newsletter. 1993. V. 7. P. 25-28.
6. Гранина Л.З., Карабанов Е.Б., Пампура В.Д. Железомарганцевые образования в Байкале // География и природные ресурсы. 1991. Вып. 3. С. 89-96.
7. Батурин Н.Г., Дубинчук В.Т., Авилова Е.В. О минеральном составе железо-марганцевых конкреций озера Байкал // Доклады Академии наук. 2009.Вып. 426(2). С. 207-211.