Работа выполнена на основе материалов, полученных в ходе полевых работ 2008 г., проходивших на территории северной Карелии, в Лоухском районе, а также по опубликованным материалам.
Цель данной работы: показать особенности формирования и распространения диатомовых отложений северной Карелии и Кольского полуострова.
Диатомовые отложения представлены главным образом диатомитами и диатомовыми сапропелями. На Кольском полуострове (рис. 1) и в северной Карелии (рис. 2) они являются озерными и реже морскими образованиями голоценового возраста. Это рыхлая или слабосцементированная порода, во влажном состоянии она студнеобразная, пластичная. Диатомит более чем на 50 % состоит из опаловых панцирей диатомей, диатомовые сапропели характеризуются меньшим содержанием аморфного кремнезема, значительным количеством органики и примесей песчано-глинистого материала.
Благоприятные факторы для накопления диатомовых отложений. Климатические условия определяются положением региона в конкретной географической зоне. Северная Карелия находится в умеренном географическом поясе, а Кольский полуостров - в умеренном и субарктическом. Климат в обоих случаях прохладный. Прохладный климат со средним количеством атмосферных осадков и длительным летним солнцестоянием благоприятствует развитию диатомовых водорослей, поэтому диатомовые озера наиболее обычны в северных широтах и на больших высотах. В морях диатомеи процветают в умеренных и приполярных зонах и в областях холодных течений [Лисицын, 1966].
Рис. 1. Карта-схема размещения месторождений и местопроявлений диатомовых отложений
Кольского полуострова (составлена по [Полонский, 1934])
Геологические условия, т.е. состав кристаллических пород и рыхлых отложений, определяют химизм воды и видовое разнообразие диатомей. Формированию диатомитов способствует наличие пород, обогащенных двуокисью кремния (граниты, гнейсы, кварциты, кварцито-песчаники), а также наличие фосфатов и нитратов [Демидов, Шелехова, 2006; Жузе, 1966].
Подавляющее большинство докембрийских пород Кольского полуострова и северной Карелии обогащены двуокисью кремния, что способствует формированию диатомитов.
Значительное влияние на гидрохимию водоемов оказывает и степень трещиноватости пород кристаллического фундамента. К зонам повышенной трещиноватости в районах тектонических разломов часто приурочены мощные водоносные горизонты, в значительной степени обогащенные кремнекислотой. Строение четвертичного покрова оказывает определяющее влияние на гидрохимию водоемов. В целом ледниковые отложения - и морена, и песчано-гравийные и песчаные отложения - характеризуются кварц-полевошпатовым составом.
Рис. 2. Карта-схема размещения месторождений и местопроявлений диатомовых отложений северной Карелии, Лоухский район
(показан на врезке косой штриховкой) (составлена по [Демидов, Шелехова, 2006, с добавлениями].
Условные обозначения: 
- диатомиты; 
- диатомовые сапропели
Происхождение и строение котловин озер определяют их гидродинамику. Развитие диатомовых водорослей и последующее накопление диатомовых сапропелей и диатомитов в Кольском регионе и в северной Карелии происходило по мере дегляциации региона сначала в приледниковых и морских бассейнах, а затем в реликтовых озерах, формировавшихся при регрессии морского бассейна, в водоемах, котловины которых образованы эрозионно-аккумулятивной деятельностью ледников и талых ледниковых вод или имеют тектоническую природу. В настоящее время широкое распространение в регионе имеют диатомиты и диатомовые сапропели, которые часто вскрываются в основании разрезов торфяников, образовавшихся при зарастании и заболачивании озер, а также в донных отложениях небольших современных озер со слабым водообменном или в к котловинах и заливах крупных озер, таких как Имандра, Ловозеро, Сейдозеро.
Наиболее благоприятные условия для развития диатомей и формирования диатомитов существуют в небольших олиготрофных и мезотрофных водоемах с прозрачной и прохладной водой, или в защищенных от волнений и течений заливах более крупных водоемов. В эфтрофных водоемах, развитых в основном в пределах моренных и озерно-ледниковых равнин, прозрачность воды ниже, вода хорошо прогревается по всей толще, что способствует интенсивному развитию конкурентов диатомей - сине-зеленых водорослей. В результате для этих водоемов обычно характерно образование сапропелей, иногда содержащих и значительное количество створок диатомей.
Разрезы диатомовых отложений, изученных при полевых исследованиях. Диатомовые сапропели морского генезиса (гиттия) были опробованы в трех озерных котловинах, расположенных на абсолютных отметках от 5 до 15 метров н.у.м. (рис. 3). Эти реликтовые котловины некогда представляли собой относительно глубокие небольшие впадины на морском дне в прибрежье. После регрессии моря они наследовались пресноводными водоемами, в которых прибрежно-морские условия обитания диатомовых водорослей сменились пресноводными. Чем ниже по рельефу расположена котловина, тем длительнее в ней существовало море.
Химический состав диатомовых отложений изученных озер в северной Карелии. Химический анализ проб, отобранных на разной глубине в трех озерных котловинах, показал, что количество растворимого кремнезема в них увеличивается вверх по разрезам. Как видно из таблицы 1, на самых низких отметках его содержание очень мало и составляет около 6 % при общем содержании кремнезема почти 60 % (номер 10 в табл. 1). Ближе к кровле оно увеличивается до 23-29 % (номера 3, 6 в табл. 1) при примерно одинаковых показателях общего содержания кремневой кислоты, которое колеблется в пределах 42-55 % (номера 1, 3, 6 в табл. 1). Эти изменения содержания аморфного кремнезема видимо отражают увеличение биологической продуктивности диатомовых биот в котловинах дна по мере обмеления палеоморя, а также показывают то, что диатомовые отложения накапливаются преимущественно в замкнутых впадинах дна неглубоких водоемов в зависимости от геоморфологических особенностей поверхности.
Рис. 3. Разрезы донных отложений изученных озер. Положение озер показано на рис 2 под номерами 25, 26, 27 соответственно.
Условные обозначения: 1 - гиттия неслоистая, 2 - алевритистая гиттия слоистая, 3 - алевритистая гиттия неслоистая, 4 - песок,
5 - слоистый алеврит и песок с органическим материалом, 6 - неслоистый алеврит и песок с органическим материалом, 7 - раковины и
обломки раковин, 8 - зерна гравия, 9 - растительные остатки, 10 - градационный контакт, 11 - резкий контакт
1. Химический состав диатомовых отложений изученных озер
|
№ |
SiO2 |
SiO2 раст. |
MgO |
Fe2O3 |
CaO |
Al2O3 |
Na2O |
K2O |
Орг. |
П.п.п. |
H2O |
|
1. |
54,72 |
17,7 |
1,82 |
6,06 |
2,59 |
7,9 |
2,02 |
1,17 |
15,83 |
2,26 |
2,06 |
|
2. |
51,1 |
21,08 |
1,41 |
6,53 |
2,5 |
7,06 |
1,63 |
0,98 |
22,56 |
2,69 |
2,9 |
|
3. |
42,36 |
28,96 |
1,24 |
9,25 |
1,88 |
5,46 |
1,08 |
0,73 |
32,6 |
3,48 |
3,67 |
|
4. |
55,08 |
26,65 |
1,53 |
4,33 |
3,27 |
8,69 |
1,89 |
1,19 |
17,37 |
3,24 |
2,76 |
|
5. |
53,97 |
21,04 |
1,56 |
6,13 |
2,86 |
8,76 |
2,06 |
1,28 |
15,79 |
4,43 |
2,27 |
|
6. |
49,83 |
23,02 |
1,47 |
5,66 |
2,3 |
5,88 |
1,6 |
1 |
24,43 |
4,3 |
2,97 |
|
7. |
50,5 |
22,83 |
1,9 |
6,75 |
2,91 |
8,14 |
1,59 |
1,23 |
18,48 |
7,09 |
2,96 |
|
8. |
47,37 |
12,15 |
1,74 |
6,09 |
2,89 |
5,94 |
1,98 |
1,29 |
17,36 |
5,31 |
2,63 |
|
9. |
49,45 |
14,68 |
2,09 |
5,98 |
2,63 |
8,6 |
1,74 |
1,28 |
20,85 |
3,1 |
2,92 |
|
10. |
59,49 |
5,7 |
1,94 |
4,32 |
3,22 |
10,2 |
2,67 |
1,47 |
7,58 |
1,81 |
1,47 |
Если в целом сравнивать химический состав диатомовых отложений северной Карелии и Кольского региона (табл. 2), то эти породы здесь почти не отличаются друг от друга.
2. Химический состав диатомовых отложений Кольского полуострова и северной Карелии
[по Демидов, Шелехова, 2006, с изменениями]
|
№ п/п |
Месторождение |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
П.п.п. |
|
Кольский полуостров |
|||||
|
1 |
Пулозеро (№ 9 на рис. 2.4) |
65,66 |
1,77 |
1,45 |
24,66 |
|
2 |
Нюдозеро(№ 35 на рис. 2.4) |
62,83 |
3,98 |
1,84 |
24,41 |
|
3 |
Сейдозеро (№ 36 на рис. 2.4) |
60 |
4,29 |
33,74 |
|
|
4 |
Сергевань (№ 56 на рис. 2.4) |
69,43 |
6,20 |
3,50 |
18,52 |
|
5 |
ст. Зашеек (№ 51 на рис. 2.4) |
61,99 |
2,64 |
33,02 |
|
|
6 |
Ловозеро (№ 57-70 на рис. 2.4) |
64,73 |
0,52 |
0,41 |
33,15 |
|
Северная Карелия (Лоухский район) |
|||||
|
7 |
Ламба Амбарная (№ 1 на рис. 2.5) |
57-59 |
2,2-2,8 |
3,4-4,0 |
26-36 |
|
8 |
Ряпукс озеро (№ 2 на рис. 2.5) |
54-57 |
0,7-4,0 |
3,5-5,0 |
33-35 |
|
9 |
Кяпели (Тунгозеро) |
68-84 |
2,5 |
2,64 |
|
Следует заметить, что диатомовые сапропели морского генезиса в отличие от озерного сильно засорены минеральными частицами, что ухудшает их качество как полезного ископаемого. Кроме того, по нашим и другим данным [Жузе, 1966, Демидов, Шелехова, 2006] наиболее качественные диатомовые отложения в условиях рассматриваемого региона образуются в условиях пресноводной среды.
Выводы
1. Геологические, гидрологические, климатические условия Кольского полуострова и северной Карелии благоприятны для развития холоднолюбивых донных форм диатомовых водорослей и их последующего захоронения.
2. На Кольском полуострове перечисленные факторы более благоприятны (отмечается наличие полярного дня с непрерывной освещенностью летом, более широкое распространение песчанистых четвертичных пород и коренных пород (гранитов, гранито-гнейсов, кварцитов, нефелиновых сиенитов ) - источников кремнекислоты и фосфора.
3. По химическому составу диатомовые отложения Кольского полуострова и северной Карелии в целом схожи друг с другом, т.к. образуются в сходных условиях.
4. Диатомовые сапропели морского генезиса в отличие от озерного сильно засорены минеральными частицами, что ухудшает их качество как полезного ископаемого. Наиболее качественные диатомовые отложения в условиях рассматриваемого региона образуются в условиях пресноводной среды.
Авторы благодарят заведующего лабораторией геологии и минерагении кайнозойских отложений ГИ КНЦ РАН Кольку В.В., старшего научного сотрудника Института геологии КарНЦ РАН Шелехову Т.С., научных сотрудников ГИ КНЦ РАН Тимофееву М.Г., студентов АФ МГТУ Толстоброва Д.С., Стешенко Е.Н. за помощь и полезные консультации при написании работы.
Список литературы
- Демидов И.Н., Шелехова Т.С. Диатомиты Карелии (особенности формирования, распространения, перспективы использования). - Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2006. - 89 с.
- Жузе А.П. Кремнистые осадки в современных и древних водоемах // Геохимия кремнезема. - М.: Наука, 1966. - С. 301-318.
- Лисицын А.П. Основные закономерности распределения современных кремнистых осадков и их связь с климатической зональностью // Геохимия кремнезема. - М.: изд-во Наука, 1966. - С. 90-192.
- Полонский Н.В. Материалы к вопросу о географическом распространении диатомитовых отложений на Кольском полуострове // Кольский диатомовый сборник. Тр. геоморф. ин-та. - Л.: Изд-во Академии наук СССР, 1934. - С. 35-53.