Дифференциальная диагностика и анализ типоморфизма ассоциаций, реальной структуры глинистых минералов в осадочных разрезах и корах выветривания

Солотчина, Эмилия Павловна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Дифференциальная диагностика и анализ типоморфизма ассоциаций, реальной структуры глинистых минералов в осадочных разрезах и корах выветривания
ВАК РФ 25.00.05, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Дифференциальная диагностика и анализ типоморфизма ассоциаций, реальной структуры глинистых минералов в осадочных разрезах и корах выветривания"

На правах рукописи

СОЛОТЧИНА Эмилия Павловна

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ДИАГНОСТИКА И АНАЛИЗ ТИПОМОРФИЗМА АССОЦИАЦИЙ, РЕАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ В ОСАДОЧНЫХ РАЗРЕЗАХ И КОРАХ ВЫВЕТРИВАНИЯ

25.00.05 - минералогия, кристаллография

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Новосибирск 2005

Работа выполнена в Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии им. A.A. Трофимука Сибирского отделения Российской Академии наук

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, член-корр. РАН Анфилогов Всеволод Николаевич

доктор физико-математических наук, профессор Борисов Станислав Васильевич

доктор геолого-минералогических наук, профессор Филатов Станислав Константинович

Ведущая организация: Институт земной коры Сибирского Отделения Академии наук (ИЗК СО РАН, г. Иркутск)

Защита состоится "12" октября 2005 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 003.050.02 при Объединенном институте геологии, геофизики и минералогии им. A.A. Трофимука СО РАН, в конференц-зале.

Адрес: 630090, Новосибирск, просп. акад. Коптюга, 3 Факс: (383) 333-27-92

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИГГМ СО РАН

Автореферат разослан "2." сентября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор геолого-минералогических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. "При современном состоянии наших знаний можно выставить рабочую гипотезу, что наша планета в первом приближении состоит из минералов группы силикатов и алюмосиликатов" (Вернадский, 1959). Глинистые минералы - наиболее распространенные и исключительно разнообразные компоненты верхней осадочной оболочки литосферы - принадлежат к семейству фил-лосиликатов. Они слагают около 70 % осадочного чехла континентов и около 15 % - океанов. Проблема генезиса глинистых минералов в корах выветривания, почвах, озерных и морских осадках, осадочных породах продолжает оставаться актуальной, несмотря на многочисленные исследования и дискуссии, посвященные данному вопросу.

Идея о взаимосвязи кристаллических структур минералов с условиями их образования, высказанная В.И. Вернадским (1923) и сформулированная А.Е. Ферсманом (1934), получила развитие в работах Н.В. Белова "Очерки по структурной минералогии" (1976) и "Основные этапы развития идей в кристаллографии" (1982). Высокодисперсные слоистые силикаты, образующие не только однородные и периодические, но и смешанослойные структуры, промежуточные между разными минеральными видами с заключенными в них фрагментами переменного состава, могут фиксировать динамику кристаллохими-ческих превращений в процессе взаимодействия минерала с изменяющейся средой и служить универсальным источником информации о физико-химических обстановках выветривания, переносе вещества, седиментации и постседиментационных преобразованиях осадочных толщ. Одним из определяющих, но крайне малоизученных факторов формирования осадочных отложений является климат (Страхов, 1962; Милло, 1968; Chamley, 1989; Velde, 1995). Поиск минералогических и кристаллохимических индикаторов изменений палеоклимата и эволюции водосборных бассейнов в летописях глубоководных осадков древних озер крупных материков - чрезвычайно актуальная проблема в связи с катастрофической неопределенностью как краткосрочного, так и долговременного климатических прогнозов планетарного характера и их последствий из-за ощутимого недостатка достоверных данных о климате прошлого.

Высокая планка в решении проблем структурного типоморфиз-ма слоистых силикатов была задана российскими учеными - В. А. Дри-цем, А.Г. Коссовской, Б.Б. Звягиным, а также зарубежными - Я. Шро-доном, Д. Еберлом и др. Ведущая роль в идентификации, кристаллохи-мической типизации, изучении тонких особенностей реальной струк-

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

туры высокодисперсных глинистых минералов, образующих, как правило, парагенетические ассоциации в многокомпонентных системах, принадлежит рентгеновской порошковой дифрактометрии, которая все в большей степени приобретает структурно-кристаллохимический аспект, в связи с чем, возникает потребность во все более глубоких теоретических и методических разработках.

Цель работы. Развитие методов рентгеновского дифракционного анализа высокодисперсных слоистых силикатов, выявление типо-морфного значения ассоциаций, реальной структуры глинистых минералов в осадочных разрезах, корах выветривания и продуктах их переотложения.

Задачи исследований:

1. Разработка метода моделирования сложных рентгеновских дифракционных (XRD) профилей высокодисперсных слоистых силикатов, включая смешанослойные образования, в поликомпонентных системах. Создание алгоритмов и программ, обеспечивающих расчет их порошковых дифракционных картин.

2. Выявление типоморфных особенностей реальных кристаллических структур глинистых минералов и общих закономерностей их формирования в каолиновых корах выветривания и продуктах ближнего переотложения.

3. Поиск палеоклиматических сигналов в ассоциациях, кристал-лохимических и структурных характеристиках глинистых минералов глубоководных осадков древних озер с непрерывным осадконакопле-нием для реконструкции обстановок выветривания в водосборных бассейнах и их эволюции.

4. Исследование на кристаллохимическом уровне типоморфных свойств глинистых минералов и поиск генетических связей между ними в терригенных осадочных породах и других объектах.

Фактический материал и методы исследований. В основу диссертации положены результаты исследований, пол ученные автором за последние 25 лет в лаборатории структурных методов анализа Аналитического центра ОИГГМ СО РАН. Коллекция каменного материала была предоставлена рядом институтов СО РАН. В нее вошел материал каолиновых кор выветривания и продуктов их переотложения (около 300 образцов), собранный в разные годы коллективом лаборатории редких элементов и экогехимии Института геологии СО РАН (г. Новосибирск). Более 300 уникальных образцов осадков озера Байкал голоцен-плиоценового возраста, вскрытых кернами глубоководного бурения BDP-93 и BDP-96 в рамках международного проекта "Baikal Drilling Project", переданы Институтом геохимии СО РАН (г.

Иркутск). Образцы голоцен-плейстоценовых донных осадков озера Хубсугул (Монголия), полученные в рамках интеграционного проекта СО РАН "Озеро Хубсугул - летопись внутриконтинетальных тектонических, вулканических и климатических событий кайнозоя", предоставлены Институтом геохимии и Институтом геологии СО РАН (56 образцов). Образцы терригенных нижнеюрских осадочных пород Западно-Сибирской плиты (40 образцов) получены от Института гео-• логии нефти и газа СО РАН (г. Новосибирск). Эксперименты по син-

тезу серпентиновых минералов по глинистым матрицам проводились совместно с сотрудниками Института геологии СО РАН (30 образ, цов). В общей сложности проанализировано более 700 образцов глинистого вещества (в том числе тонких гранулометрических фракций и мономинеральных образований) кор выветривания, озерных осадков и осадочных пород.

В работе использовался комплекс физико-химических методов, среди которых базовый - рентгеновская порошковая дифрактометрия. Авторский метод моделирования Х1Ю профилей слоистых силикатов позволил проводить их дифференциальную диагностику, определять количественные соотношения и кристаллохимические характеристики в поликомпонентных образцах глинистых пород. Для определения структурной упорядоченности и политипии слоистых силикатов применялся метод косых рентгеновских текстур, для установления параметров субмикроскопической структуры - метод гармонического анализа профилей дифракционных линий. Информация о кристалломор-фологических особенностях глинистых минералов была получена с помощью электронной микроскопии просвечивающего и растрового типов с применением метода вакуумного декорирования золотом. Для определения структурной упорядоченности каолинитов и уточнения фазового состава глинистых отложений широко использовалась ИК-спектроскопия, в том числе была поставлена методика количественного ИКС-анализа ряда неслоистых компонентов озерных осадков. Динамика преобразований слоистых минералов в процессах выветривания прослежена методом термогравиметрии. Определение элементного и микроэлементного состава образцов проводилось методами рент-генофлуоресцентного анализа, атомной абсорбции и др.

Защищаемые положения:

ционной функции от одномерно-неупорядоченных кристаллов конечной толщины, анализе соответствия теоретического и экспериментального профилей и процедурах оптимизации модельных параметров быстрыми алгоритмами нелинейного программирования. Метод является эффективным инструментом диагностики, определения крис-таллохимических и структурных характеристик, количественных соотношений слоистых фаз в многокомпонентных глинистых породах.

2. Структурная упорядоченность каолинита служит критерием его генезиса. Структурные характеристики каолинита в корах выветривания гумидного типа определяются составом материнских пород, степенью зрелости элювия, структурным состоянием выветривающихся минералов, наличием стадийных слоистых фаз. Различная природа дефектов (слоевые, межсяоевые) в структуре каолинита позволяет разграничивать несмещенный элювий и продукты ближнего переотложения, выявлять его типоморфные связи с перекрывающими породами.

3. Галлуазит является продуктом выветривания пород основного состава, его ограниченное формирование в элювии гранитов связано с интенсивным выносом щелочных катионов. Установлено широкое развитие диккита по каолинитовой матрице при катагенезе тер-ригенных осадочных толщ Западно-Сибирской плиты. Его отличительным признаком является менее совершенная структура в сравнении с диккитами гидротермального генезиса.

4. Ассоциации, кристаллохимия и структура глинистых минералов в осадочных летописях древних озер Байкал и Хубсугул являются индикаторами условий выветривания в их водосборных бассейнах, представительных для Внутренней Азии. Основные носители информации о палеоклимате/выветривании - высокодисперсные слоистые силикаты: смешанослойный иллит-смектит (концентрация смектито-вых слоев в структуре) и иллит. Минеральный состав осадков озера Хубсугул демонстрирует более четкую, чем на Байкале, реакцию на палеоклиматические события в регионе.

Научная новизна. Предложен эффективный метод моделирования сложных рентгеновских дифракционных профилей глинистых минералов, включая смешанослойные образования, позволяющий проводить их дифференциальную диагностику в многокомпонентных системах, выявлять особенности реальной структуры и определять количественные соотношения между ними. Метод отвечает мировому уровню исследований в области рентгеноструктурного анализа слоистых силикатов и может быть использован для их корректной идентификации в самых разнообразных глинистых породах.

Систематическое изучение структурной упорядоченности и характеристик субмикроскопической структуры каолинита в профилях выветривания показало, что совершенные каолиниты образуются при прямом замещении калиевых полевых шпатов в элювии кислых пород. Позиционное распределение и А1 в структуре калиевых полевых шпатов играет важную роль в характере новообразований: по микроклину развивается каолинит, по ортоклазу - наряду с каолинитом в значительных количествах образуется иллит. Наличие стадийных слоистых минералов приводит к формированию каолинитов с несовершенной структурой.

Впервые установлено широкое развитие диккита по каолинитовой матрице в процессе катагенеза осадочных терригенных отложений Западно-Сибирской плиты. Показано, что его образование приурочено к крупным гранулометрическим разностям пород (песчаникам и гравелитам). Диккит из осадочных пород характеризуется более низкой структурной упорядоченностью в сравнении с диккитом гидротермального генезиса.

Проведена дифференциальная диагностика глинистых минералов глубоководных осадков озер Байкал и Хубсугул голоцен-плейстоценового возраста. Впервые показано, что состав и реальная структура глинистых минералов в осадочных летописях озер являются индикаторами изменений палеоклимата в байкальском регионе.

Получены новые данные, которые не согласуются с предположениями о том, что ледниковые глины Байкала состоят из неизмененного материала исходных пород, привнесенного альпийскими ледниками. На подводных поднятиях озера непрерывно отлагались продукты разрушения выветрелых коренных пород, в которых пропорция измененных и устойчивых минералов варьирует в узком диапазоне. Показано, что в минеральном составе осадков оз. Хубсугул, в отличие от Байкала, региональные палеоклиматические сигналы проявлены гораздо отчетливее.

На основе экспериментальных данных доказана принципиальная возможность образования магнезиальных серпентиновых минералов по каолинитовой и монтмориллонитовой матрицам в условиях, близких к природным в районе срединно-океанических хребтов.

Практическая значимость. Метод моделирования сложных дифракционных профилей слоистых силикатов в поликомпонентных системах дает возможность надежно идентифицировать индивидуальные фазы минералов, включая смешанослойные образования, проводить их кристаллохимическую типизацию, устанавливать количественные соотношения между ними в осадочных отложениях различного генезиса. Созданы алгоритмы и программы, обеспечивающие расчет порошковых дифракционных спектров.

Результаты изучения минералообразования в корах выветривания каолинового типа углубляют знания о закономерностях формирования глинистого вещества на континенте. Различия в природе структурных дефектов каолинита позволяет расчлененять элювиальные и переотложенные продукты выветривания, когда их литологическая корреляция затруднена, и установливать генетические связи между корой выветривания, перекрывающими и близко залегающими породами.

Образование диккита по каолинитовой матрице в нижнеюрских терригенных отложениях Западно-Сибирской плиты в крупных гранулометрических разностях, приводящее к увеличению вторичного поро-вого пространства и улучшению коллекторских свойств пород, является важным критерием поиска зон улучшенных коллекторов.

Предлагаемые методические приемы подготовки байкальских и хубсугульских осадков к Х1Ш-анализу могут использоваться и для других континентальных разрезов, также как и подходы к количественному определению методом ИК-спектроскопии ряда неглинистых компонентов осадков озер, а именно биогенного кремнезема, кварца, полевых шпатов, карбонатов.

Ассоциации глинистых минералов осадков озер Байкал и Хуб-сугул, их состав, кристаллохимические особенности являются не только дополнительным, но и вполне самостоятельным критерием в палео-климатических построениях, уточняющим высокоразрешающую голоцен-плейстоценовую летопись на территории Сибири.

Личный вклад. Приведенные в диссертации результаты получены самим автором либо при его непосредственном участии, либо под его руководством. Соискателю принадлежит постановка темы и задач работы. Автором просмотрен керновый материал, отобраны монофракции исходных минералов и продуктов их преобразования, проведены методические работы по выбору оптимальной техники подготовки проб к Х1Ш-анализу, рентгеновские определения выполнены соискателем лично. Автор непосредственно занимался разработкой алгоритма метода моделирования сложных рентгеновских дифракционных профилей глинистых минералов в многокомпонентных системах, а также принимал участие в создании комплекса вычислительных программ. С его участием разработана методика ИК-спектроско-пического количественного определения ряда неслоистых компонентов осадков. Анализ и обобщение результатов, полученных совместно с соавторами основных публикаций по теме диссертации, оценка типоморфного значения ассоциаций, кристаллохимических и структурных особенностей глинистых минералов, формулировка выводов выполнены автором самостоятельно.

Апробация работы и публикации. Исследования проводились в соответствии с планами НИР ОИГТМ СО РАН по Приоритетному направлению СО РАН № 28 по проектам "Разработка и освоение комплекса новых методов структурного, элементного и изотопного анализа геологических объектов и компонентов окружающей среды", "Структурные методы в решении проблем палеореконструкций и техногенного загрязнения окружающей среды", "Эволюция климата и » природной среды Северной и Центральной Азии в позднем кайнозое

и устойчивость экогеосистем", а также в рамках международных проектов "Baikal Drilling Project" и "Hovsgol Drilling Project". Отдельные этапы работы были поддержаны грантами РФФИ (руководитель): № 96-05-65943, № 99-05-64694, № 02-05-64504 и № 05-05-64681, а также Интеграционными проектами СО РАН № 62 и № 121. Результаты исследований в течение ряда лет включались в перечень важнейших научных достижений Института: "Основные результаты научно-исследовательских работ ОИГГМ СО РАН по приоритетным направлениям фундаментальных исследований" (Новосибирск, 2000, 2001, 2003-2005). Статьи по материалам диссертации побеждали в конкурсах научных публикаций ОИГТМ в 2003 и 2004 гг. (2 и 3-е места).

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на совещаниях и конференциях: "Закономерности эволюции Земной коры" (СПб., 1996); "Спектроскопия, рентгенография и кристаллохимия" (Казань, 1997); II и III Нац. конф. по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов (Дубна, 1997, Москва, 2001); 6th European Powder Diffraction Conference "EPDIC-6" (Budapest, Hungary, 1998); Eighteenth European Crystallographic Meeting "ECM-18" (Praha, Czech Republic, 1998); I, II и III Нац. кристаллохим. конф. (Черноголовка, 1998, 2000, 2003); Conf. of the European Clay Groups Association "EUROCLAY-1999" (Krakow, Poland, 1999), Session of European Union of Geoscience "EUG-10" (Strasbourg, France, 1999); XIV Междунар. совещ. по рентгенографии минералов (СПб., 1999); IX съезд М О РАН "Минералогическое общество и минералогическая наука на пороге XXI века" (СПб., 1999); VI Конф. "Аналитика Сибири и Дальнего Востока" (Новосибирск, 2000); IX Междунар. конф. по термобарогеохимии (Александров, 1999); Intern. Conf. "Crystallogenesis and mineralogy" (S.Petersburg, 2001); Конф. "Фундаментальные проблемы геологии и тектоники Северной Евразии" (Новосибирск, 2001); Intern. Workshop for the Baikal & Hovsgol Drilling Project (Ulaanbaatar, Mongolia, 2002); IV и V Междунар. симп. "Минералогические музеи" (СПб., 2002, 2005); Всерос. науч. конф. "Геология, геохимия и геофизика на рубеже XX и

XXI веков" (Иркутск, 2002); XV Междунар. совещ. "Рентгенография и кристаллохимия минералов" (СПб., 2003); Intern. Symp. "Environmental Change in Central Asia - Climate-Geodynamics-Evolution-Human Impact" (Berlin, 2003); XVIINQUA Congress (Reno, Nevada USA, 2003); Third Intern. Conf. "Environmental Change in Central Asia"(Ulaanbaatar, Mongolia, 2005); Выездная Сессия комиссии по кристаллохимии и рентгенографии минералов "Новое в кристаллохимии и рентгенографии минералов" (Новосибирск, 2005).

Фактический материал и основные выводы диссертации изложе- <

ны в 39 публикациях в отечественных и зарубежных изданиях, в том числе одной монографии (в соавторстве), а также в отчетах по проектам РФФИ и интеграционным проектам СО РАН. V

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы из 357 наименований. Полный объем диссертации - 326 страниц, 101 рисунок и 50 таблиц.

Благодарности. С чувством глубокой благодарности обращаюсь к памяти д-ра геол.-мин. наук Ю.П. Казанского, оказавшего большое влияние на формирование интереса к минералогии глин. Приношу свою искреннюю благодарность А.Н. Василевскому за многолетнее сотрудничество и огромную помощь в написании программ для расчета дифракционных профилей слоистых силикатов и В.Н. Столпов-ской за проведение ИК-спектроскопических определений. Считаю приятным долгом выразить особую благодарность академикам РАН М.И. Кузьмину и А.Э. Конторовичу за ценные консультации, совместные публикации, интерес к работе и предоставленный для исследования материал. Глубоко признательна докторам геол.-мин. наук Г.Н. Аношину и В.М. Гавшину, кандидатам геол.-мин. наук Ф.В. Су-хорукову и Б.Л. Щербову за постоянную готовность делиться своими знаниями и Н.А. Пальчик за дружескую поддержку, а также д-ру физ.-мат. наук Д.К. Архипенко, докторам геол.-мин. наук В.В. Белинскому, А.И. Горшкову, И.А. Калугину,Е.Б. Карабанову, Т.С. Юсупову, кандидатам геол.-мин. наук B.C. Зыкину, М.Ю. Каменевой, А.А. Прокопенко,П.А. Солотчину, А.Т. Титову, н.с. Т.А. Корневой, аспирантуС.Г. Шульженко, творческое сотрудничество с которыми способствовало выполнению данной работы. Выражаю искреннюю признательность директору Аналитического центра ОИГГМ СО РАН канд. геол.-мин. наук А.В. Травину, создавшему благоприятные условия для творческой работы. Благодарю за помощь в получении качественных экспериментальных данных ведущего специалиста лаборатории Б.А. Орехова, ведущего инженера Т.Т. Арманчеву и н.с. Т.Н. Мороз - в оформлении диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены цель, задачи и объекты исследований, показана новизна полученных результатов, личный вклад диссертанта и перечислены положения, которые выносятся на защиту.

Глава 1. Моделирование одномерных дифракционных рентгеновских профилей глинистых минералов

Глава посвящена описанию авторского метода моделирования экспериментальных рентгеновских дифракционных профилей высокодисперсных слоистых силикатов в многокомпонентных системах (Солотчина и др., 1997,1999,2000,2001; Кузьмин и др., 2000; Solotchina et al., 2000, 2002). В начале главы приводятся сведения о кристаллических структурах филлосиликатов.

Дифференциальная диагностика глинистых минералов в поликомпонентных образцах осадочных отложений - чрезвычайно сложная задача и может быть обеспечена только применением современных математических методов обработки порошковых рентгеновских дифракционных (XRD) спектров. В значительной мере сложность обусловлена широкой распространенностью среди глинистых минералов смешанослойных образований, представляющих собой пример проявления в природе одномерного порядка-беспорядка. Теоретические основы расчета дифракционных эффектов от такого рода структур заложены в работах ряда авторов (Hendricks, Teller, 1942; Kakinoki, Komura, 1952, 1954; Mac Ewan, 1958; Дриц, Сахаров, 1976; Reynolds, 1980; Drits V.A., Tchoubar, 1990). Предложенный метод базируется на вычислении интерференционной функции от малых и одномерно-неупорядоченных кристаллов (Гинье, 1961; Reynolds, 1980).

Дифракционные картины глинистых минералов характеризуются широкими линиями из-за тонких кристаллических блоков, малых размеров дифрагирующих плоскостей и наличия смешанослойносги. Уравнение дифракции в этом случае имеет вид:

I(0)=K |G(0) 12Ф(0)Ьр(0), (О

где G(0) - структурный фактор слоя, идентичный со структурным фактором F(001) в направлениях, разрешенных уравнением Вульфа-Брэгга; Ф(0) - интерференционная функция, описывающая рассеивание между брэгговскими позициями; Lp(0) - Лоренц-поляризацион-

ный фактор, контролирующий рентгеновскую интенсивность в зависимости от угла дифракции.; К - константа, объединяющая инструментальные поправки. В работе рассматривается только одномерная дифракция. Выражение Ьр-фактора для ориентированных порошковых препаратов имеет вид:

Lpon=t(l+cos229)/sin20]4'(o*)) (2)

где - есть интеграл от функции ориентации Гаусса, о* - стандартное отклонение, описывающее степень ориентации порошка (Reynolds, 1986). Формула (2) является универсальной, поскольку Т(ст*) принимает значение 1 при о* = 0 (монокристалл) и 1/sinQ при <т*> 45 (разу-порядоченный порошок). Чтобы построить одномерный 001 дифракционный профиль слоистого силиката необходимо в соответствии с уравнением (1) перемножить все три величины G, Ф, Lp для каждого значения 0. Процесс генерирования модельного спектра иллита заданного состава демонстрирует рис. 1.

Каждый слоистый компонент системы описывается определенным набором параметров. Для построения XRD-профиля минерала со слоями одного типа достаточно задать две группы параметров. Первая определяет его химический состав (рис. 2), вторая - толщину диф-

для N-5 ело« дли N=15 слоев

002 003

N - 2-IÍ с равным вкладом каждого N

16 20 24 28 IWCoK.

N = 2-15 с равным вкладом каждого N

i Lp (а* =4) 00]

- \/ Ф'С Y оо1 у

\ 1/ 002 zd

12 16 20 24 2«

1=Ф«|С-'Г(.р дл» N-2-15 с равным вкладом каждого N с распределением q(N)-exp(-N/8) при 8=6

16 20 24 28 »•tu К,

Рис. 1. Генерирование XRD профиля иллита с заданным составом K0.75(Al1-5Feí%J)(SiwAyO)0(OH)2Hd00,=10A.

Рис. 2. Модельные спектры хлорита в зависимости от g содержания и распределения Fe2* в бруситовой и гиббситовой сетках: а -симметричное распределение; б - несимметричное.

рагирующих доменов по оси Z и их распределение. Дифракционные J линии глинистых минералов расширены как за счет малого размера частиц (функция Гаусса), так и за счет дефектов упаковки (функции Лоренца или Коши). В результате форма линии представляет собой гибрид гауссовой и лоренцовой кривых и может быть описана, например, функцией Пирсона VII. В работе использован альтернативный подход, предложенный С. Эрганом (Ergun, 1970). Большие кристаллы, разбитые на маленькие домены, можно представить как совокупность кристаллитов, распространенность которых уменьшается экспоненциально с увеличением толщины кристалла. В выражение для интерференционной функции Ф(6) вводится весовой множитель exp (-N/5), где 8 - обозначает средний размер доменов, не имеющих дефектов в заданном направлении. Большими кристаллитами считаются такие, у которых N велико по сравнению с 5 (функция Лоренца или Коши); в противном случае форма линии приближается к гауссовой (рис. 3).

Для описания структур смешанос-лойных минералов используется статистическая модель Маркова (Дриц, Са-

Рис. 3. Форма модельного профиля (003) слюды в зависимости от величины размера доменов N с распределением q(N)= = exp(-N-N,/8), где 5 - средний размер доменов, не имеющих дефектов по оси Z, N0=2.

харов, 1976; Drits, Tchoubar, 1990). Характеристикой порядка-беспорядка в наложении последовательных слоев является фактор ближнего порядка S или "Reichweite" (Jagodzinski, 1949). Этот фактор обозначает число предшествующих слоев, от которых зависит вероятность появления слоя данной природы. Случаю S = 0 соответствует полностью неупорядоченное переслаивание, т. е. вероятность встретить слой данного типа в любом месте кристалла не зависит от соседей, а определяется только концентрацией слоев данного типа. Если вероятность встретить в кристалле данный слой зависит от одного предшествующего слоя, то S = 1 и т.д. (рис. 4). Каждому значению S соответствует определенный набор условных вероятностей р, характеризующих "дальний порядок" слоев, необходимый и достаточный, чтобы опи- s-

сать вероятность появления любой заданной последовательности слоев в заранее выбранном направлении. В этой связи для описания смеша-нослойных минералов необходимо добавлять третью группу парамет-

Рис. 4. Конфигурация модельных Х1Ш-профилей иллита в зависимости от концентрации смектитовых межслоев (5,10,15%) при разных значениях фактора ближнего порядка в.

Рис. 5. Модельные Х1Ш спектры иллит-смектита 70:30) в

зависимости от величины условной вероятности ри при крайних значениях Р,„ и Ри«-

ров. Это вероятностные параметры, описывающие количество слоев разного типа (W, - концентрация слоя i) и порядок их чередования в структуре (набор условных вероятностей рц, рщ, р и т.д.) (рис. 5).

В зависимости от типа дифрактометра и конкретного образца в формулу интенсивности (1) вводится ряд инструментальных поправок. Среди них важными являются поправки на конечную длину и толщину препарата (Дриц и др., 1993; Moore, Reynolds, 1997). Линия фона определяется экспериментально и служит базовой для модельного спектра.

Для объединения модельных спектров слоистых фаз применяется процедура суммирования их индивидуальных вкладов с учетом весовых факторов, которые рассчитываются с использованием системы линейных уравнений интенсивностей диагностических пиков (Reynolds, 1989). Для коррекции "провисания" суммарного спектра слоистых фаз профили неслоистых минералов (кварца, плагиоклаза и т.д.) описываются функцией Пирсона VII (переменными являются интенсивность линии, полуширина и параметр формы). Рентгеноамор-фные фазы, в частности, BioSi02, добавляются в модельный профиль в пропорции, соответствующей их содержанию в образце по данным ИК-спектроскопии или щелочной экстракции.

Расчет полного XRD-профиля представляет собой многопараметрическую задачу с сильно скоррелированными параметрами. В этом контексте даже при достаточно хорошем фитинге, возникает вопрос достоверности и однозначности определения искомых параметров. Для оценки близости профилей используется не только стандартное среднеквадратичное отклонение (для простых случаев, которые в основном сводятся к подбору параметров отдельного компонента, чьи свойства в значительной степени известны), но и среднеквадратичное отклонение их локальных кривизн как меры невязки профилей. Для вычисления локальных кривизн экспериментальные профили вначале сглаживаются осреднением в скользящем окне, а затем для каждой точки профиля (за исключением краевых) проводится локальная полиномиальная аппроксимация. Для оптимизации параметров используются эффективные алгоритмы нелинейного программирования (Гилл и др., 1981).

Первый шаг процедуры оптимизации заключается в предварительном, основанном на кристаллохимических соображениях, выборе параметров для каждого явно выраженного в экспериментальном дифракционном профиле компонента. Второй шаг включает автоматический подбор оптимальных вероятностных параметров, определяющих концентрацию слоев разного типа в структуре смешанослой-

ных минералов, порядок их чередования, а также вычисление параметров, описывающих распределение дифрагирующих доменов по размерам.

Когда профиль одного из компонентов усложнен, предпринимаются дополнительные шаги для оценки начальных значений параметров перед процедурой автоматической оптимизации. На этом этапе отделяются статистически неперспективные области поиска для выбранных вероятностных параметров. Для этого в пространстве параметров рассчитывается многомерная матрица средних коэффициентов корреляции в скользящих окнах трех размеров. Первый равен всему диапазону рассмотрения углов 20° профиля и по смыслу не отличается от обычной невязки; второй - удвоенной полуширине значимых локальных пиков; третий - ширине индивидуальных пиков на уровне 0,5-0,7 их амплитуды, он позволяют проконтролировать сходимость формы и положения локальных пиков обоих профилей. Если положение локальных экстремумов совпадают, то параметры рассматриваются в качестве начальных приближений в следующем шаге автоматической оптимизации параметров. В противном случае набор параметров, описывающих химический состав данного компонента, должен быть изменен. Если же экстремумы вновь не совпадают, то должен быть заменен компонент, т. е. введена новая минеральная фаза. Для удобства визуализации многомерное распределение коэффициентов корреляции сводится к двумерному проектированием максимальных значений, например, на плоскость параметров "концентрация-степень упорядоченности" (рис. 6). Это позволяет локализовать экстремальные значения в довольно узкой зоне, к тому же инвариантной к изменениям других параметров.

Влияние на дифракционный профиль функции распределения размеров доменов очень велико, что создает значительные трудности при автоматическом вычислении параметров дифрагирующих доменов. Алгоритм предусматривает возможность использования в сложных случаях описание функции вероятности распределения размеров доменов суммой двух гауссианов с изменяемыми амплитудой, крутизной и положением максимума взамен экспоненциальной функции. Такое представление функции вероятности позволяет, с одной стороны, достаточно точно аппроксимировать возможные реальные распределения, с другой - нормировать чувствительность формы дифракционного профиля к подбираемым параметрам и минимизировать неустойчивость их оценок.

Рис. 6. Проекции максимумов коэффициентов корреляции рассчитанного и экспе-ериментального Х1Ш-профилей образца р13 алевритистой глины на плоскость \У-ри:а-корреляция для всего профиля; б - средняя корреляция в скользящем окне (20°=2°).

Для вычисления вероятностных параметров и параметров распределения размеров доменов решается система нелинейных уравнений. В этих уравнениях правая часть состоит из: а) невязки кривизн в наблюдаемом и модельном профилях, вычисленных в скользящем окне, определяемом шириной локальных пиков, или б) невязки полных профилей. Система решается с использованием метода Левенберга-Мар-карда (Гилл и др., 1985). Чтобы избежать неоднозначности решения параметр о*, значения концентрации железа и межслоевого катиона не включаются в процедуру автоматической оптимизации. Они вынесены во внешний цикл оптимизации, и их можно задавать вручную или включать в процедуру полного перебора.

Алгоритм позволяет фиксировать часть параметров или ограничивать область их возможных значений. Для наиболее сложных смешанослойных фаз алгоритм включает метод перебора полного набора вероятностных параметров, что позволяет оценивать и/или устранять неопределенность решения. В ходе подбора параметров для одного из компонентов, вклад других компонентов может быть изменен автоматически или вручную в каждом повторяющемся шаге. Лучший фитинг достигается последовательным итерационным уточнением параметров до тех пор, пока наиболее пригодный вариант не будет найден. В заключительной части главы рассматриваются ошибки метода: ошибки фитинга спектров, вос-поизводимость результатов, систематические ошибки, оцененные с помощью анализа эталонных смесей глинистых минералов известного состава.

Глава 2. Типоморфизм состава и структуры глинистых минералов каолиновых кор выветривания и продуктов их переотложения

Проблема образования и преобразования глинистых минералов в процессах выветривания и переотложения пород продолжает оставаться актуальной и дискуссионной (Куковский, 1973;Русько, 1976;Со-лотчина, Сухоруков, 1979,1981; Srodoñ, Eberl, 1984; Чекин, 1984; Velde, 1985; Солотчина и др. 1985; Chamley, 1989; Дриц и Коссовская, 1990, 1991; árodoñ, 1999,2004). В начале главы излагаются общие представления о формировании коры выветривания (Гинзбург, Рукавишникова, 1951; Гинзбург, 1957; Петров, 1967; Милло, 1968; Velde, 1985; Ол-лиер, 1987; Chamley, 1989) и приводится краткая геологическая характеристика объектов исследования, расположенных на территории Украины (Украинский кристалический щит), Западной Сибири (Томь-Колыванская складчатая зона, Салаирский кряж), Северного Казахстана (Кокчетавская глыба) и Средней Азии (Ангренская депрессия). Эти каолиновые коры выветривания сформировались в мезозойско-кайнозойское время в условиях теплого гумидного климата на докем-брийских или палеозойских кристаллических фундаментах. Профили имеют четко выраженную вертикальную зональность, в них выделены две зоны - дезинтеграции и зона глин. В некоторых разрезах элювий перекрыт продуктами его переотложения.

Обсуждается развитие представлений о реальной кристаллической структуре каолинита, приводятся сведения о рентгеновских и ИК-спектроскопических методах изучения его структурной упорядоченности (Brindley and Robinson, 1946; Hinckley, 1963; Звягин, 1964; Брин-дли, 1965; Викулова, Звягин, 1965; Noel, 1972; Giese, 1973; Giese and Datta, 1973; Кринари, 1975; Plancon and Tchoubar, 1975,1976;Русько, 1976; Солотчина, 1979; Кринари и др., 1980; Букин и др., 1988; Pajcini and Dhamelincourt, 1994; Giral-Kacmarcik et al., 1998) и определения субмикроскопической структуры (Warren and Averbach, 1952; Уоррен, 1965; Шаркина и др., 1980; Таусон и др., 1982).

Особенности структурного типоморфизма глинистых минералов изучены в ряде разрезов кор выветривания, развитых на породах кислого, основного и ультраосновного составов. Преобразования минералов рассматриваются на фоне динамики выноса основных породообразующих элементов (геохимических рядов подвижности). Разложение плагиоклазов начинается в нижних горизонтах зоны дезинтеграции, значительно опережая калиевый полевой шпат. Основным продуктом выветривания олигоклазов является каолинит низкой степени структурной упорядоченности (К = 0,5; D = 170-250Á, е=1,010~2),

иногда вместе с галлуазитом, что согласуется с данными других исследователей (Чекин, 1984; Righi, Meunier, 1995). В ряде профилей в слабовыветрелых зернах плагиоклазов оптическим методом наряду с серицитом обнаруживаются мелкие слюдистые чешуйки зеленоватого цвета с низким двупреломлением, характерным для иллита. На рентгенограммах наблюдается слабое диффузное отражение с d^,, =10Â. Микрозондовый анализ показал, что в чешуйках предположительно » иллитового типа калия гораздо меньше (~0,5 ф.е.), чем в сериците. Не

исключено, что эти новообразования представляют собой смешанос-лойные минералы.

Продуктом выветривания плагиоклаза андезин-олигоклазово-го состава в элювии плагиогранитов является монтмориллонит, который в свою очередь замещается разупорадоченным каолинитом. Это наблюдение не поддерживает точку зрения некоторых авторов об отсутствии такого рода замещений в профилях выветривания кислых пород (Righi, Meunier, 1995). При выветривании пород основного состава плагиоклазы (от андезина до Лабрадора) замещаются как трехслойными силикатами (монтмориллонитом), так и двухслойными (галлуазитом, каолинитом низкой структурной упорядоченности), с последующим замещением монтмориллонита каолинитом низкой структурной упорядоченности.

Главной линией деградации микроклина в элювии гранитов является прямое замещение упорядоченным каолинитом (Ktp=l,2; D=320-350Â, е =2,0-Ю-3), слоисто-спиральный рост которого на поверхности микроклина наблюдается на электронно-микроскопических снимках, полученных методом вакуумного декорирования золотом (рис. 7). Продуктами выветривания ортоклаза и адуляра являются иллит и каолинит, с доминированием иллита на начальных стадиях. Процесс выветривания ортоклаза удалось проследить в профиле выветривания кварцевых порфиров (Ангренская депрессия). В зоне дезинтеграции порфировые выделения ортоклаза псев-доморфно замещаются иллитом, образующим плотные зеленые агрегаты. Одновременно, но в меньших масштабах идет прямое замещение зерен ортоклаза каолинитом (вкрапленники белого цвета). Иллит относится к политипу 1М и имеет следующий состав:

Ca0,02N\02K0,56(A1..82Ti0,0lFe0.07Fe0,05Mg0.09)2.04tSi3,4lA10,59]4,0O.0ÎOH)2-OH

очень неустойчив и вверх по профилю замещается каолинитом. Установлено, что структурное состояние калиевого полевого шпата играет важную роль в характере новообразований. Если микроклин дает начало только каолиниту, то ортоклаз может замещаться как иллитом, так и каолинитом. Показано, что наличие промежуточных ста-

Рис. 7. Рост кристаллов каолинита на поверхности микроклина в профиле выветривания гранитов Овручский участок(УКЩ).

дийных минералов при прочих равных условиях выветривания ухудшает структурные характеристики каолинита. Дифракционные спектры двух каолинитов, один из которых напрямую замещает ортоклаз (а), а другой (б) развивается через стадийный ил-лит, резко отличны (рис. 8). Эти отличия проявляются в конфигурации полосы (02,11) с к Ф Зп, в четверках рефлексов с к = Зп и соответственно в величине коэффициента кристалличности: Ккр (а) = 1,3, К.р (б) = 0,8. Наблюдается также существенная разница в размерах доменов: D (a) =450Â, D (б) = 250Â.

Вариации структурных характеристик каолинита вдоль профилей выветривания в первую очередь определяются вкладом его разностей, заместивших тот или иной материнский минерал (табл. 1). Ти-поморфные особенности реальной структуры каолинита позволяют расчленять элювиальные и переотложенные толщи, когда их литологическая корреляция затруднена и могут быть полезными при установлении областей питания осадочных отложений. Процессы перемыва и переотложения пород приводят к накоплению межслоевых дефектов в структуре каолинита, регистрируемых на XRD-спектрах (рис. 9) и сказываются на морфологии частиц (рис.

Рис. 8. Фрагменты дифракто-грамм каолинита (метод косых рентгеновских текстур), заместившего ортоклаз: 1 -напрямую; 2 - через стадийный иллит (Ангренская депрессия).

Таблица 1. Минералогическая характеристика профиля выветривания гранитов Овручского массива (УКЩ)

Глубина.» Литшог .«обр Минер&лишА состав Преобрккмаине шиирало* Структурные харяктсрнсгккн ккитнмто» (фр 0.001 мм)

& А е»10> Ч

+ - + - + ~ -729 К»' к® К 1 1 320 2.0 1.1

20 - + - + - + -+ - + •728 ■726 -723 к»> кпш" К>> КПШ"1 К.' КПШ* к" к" к* ! 300 250 300 2.4 4,2 2.5 1,1 0,9 1.1

30- ~ + - -721 кг* кпи£ „ „ К»> КПШ Пл X к' | Га 300 115 170 25 «.7 12.1 1,1

- 719 -718 К" [£ ' V? 1.« I 1 X 0Л

40 - + + -717 к.' кпш>>п«<б"*: с" X

50- + + + - 716 К1' КПШ>>Пл'Й"х"с'Х X X бнотнт

Примечание: Кв- кварц, КПШ- микроклин, Пл - олигоклаз, Б - биотит, X - хлорит, К- каолинит, Га- галлуазит. О.А-размеры доменов (ОКР) по оси с; £ - относительные среднеквадратичные микроискажения, К - коэффициент кристалличности.

10), в то время как конфигурация полос ИК-спектров в области ОН-валентных колебаний, определяемая структурой самого слоя, остается неизменной. Эти особенности структуры каолинита могут быть полезны при установлении источников сноса. ИК-спектры элювиального каолинита (а) и двух каолинитов (б и в) из перекрывающих отложений приведены на рис. 11. Совершенно очевидна генетическая связь между двумя каолинитами а и б и чужеродность каолинита в.

Преобразование биотита часто осуществляется по схеме: биотит —> хлорит —> монтмориллонит —»каолинит; вместе с тем в элювии габбро (УКЩ) каолинит напрямую замещает биотит (рис. 12). Реже наблюдается схема: биотит —»смешанослойный биотит-вермикулит —> смектит -» каолинит. При выветривании ультраосновных пород (Барчинский массив), где глинозем дефицитен, флогопит замещается гидрофлогопитом, затем нерегулярным флогопит-вермикулитом и далее Ка-вермикулитом.

В корах выветривания пород основного и ультраосновного состава происходит быстрое разложение мафических минералов, которое практически заканчивается в нижней части зоны дезинтеграции. Продуктами выветривания амфиболов, оливинов, пироксенов являются минералы смектитовой группы (от бейделлитового до нонтронито-вого состава). В коре выветривания амфиболитов (Салаирский кряж) роговая обманка замещается хлоритом и далее монтмориллонитом.

<5-но" Рис. 9. Фрагменты дифрактограмм

каолинита из коры выветривания гранитов Князевского участка УКЩ (метод косых рентгеновских текстур): а - зона глин, б -переотложенный элювий

Среди глинистых новообразований зоны дезинтеграции в корах выветривания основных и ультраосновных пород доминируют минералы группы монтмориллонита, замещающиеся в зоне глин каолинитом. Реже в зоне дезинтеграции развивается галлуазит (габбро-анортозиты Волынского массива) (рис.

- 13).

Отсутствие в породах основного состава свободного кремнезема позволило рассмотреть справедливость геохимических критериев (Педро, 1971), определяющих тип новообразованного слоистого силиката в условиях гумидного выветривания. Если скорость выноса кремнезема мала, то образуются трехслойные минералы группы монтмориллонита; процесс каолинизации не является при этом подавленным. Образование двух-

Рис. 10. Электронно-микроскопические снимки суспензии каолинита Князевского участка УКЩ: а - зона глин, б -переотложенный элювий.

МИ ]7М мм с«"1

Рис. 11. ИК-спектры каолинитов: а - из элювия; б и в - из перекрывающих отложений (Ангренская депрессия).

Рис. 12. Рост кристаллов каолинита на рис. 13. Электронно-микроскопический поверхности биотита в профиле снимок суспензии галлуазита из выветривания габбро Волынского элювия габбро, участка УКЩ.

слойных минералов (каолинита, галлуазита) происходит при энергичном выносе кремнезема. В этом случае трехслойные минералы в сколько-нибудь значительных количествах не развиваются. Чем выше скорость выноса кремнезема, тем больше неупорядоченность двухслойных структур.

Каолиниты, образующиеся в профилях выветривания кислых пород, характеризуются широким диапазоном величины структурной упорядоченности - от высоких до низких значений (с преобладанием высоких), в то время как в элювии основных пород формируются неупорядоченные каолиниты, часто вместе с галлуазитом.

Глава 3. Ассоциации, реальная структура глинистых минералов и палеоклиматические сигналы в глубоководных осадках оз.Байкал

Уникальные возможности для реконструкции палео-климатических изменений в Центральной Азии открыло глубоководное бурение на Байкале ("Baikal Drilling Project"). Вскрытый осадочный разрез представляет собой непрерывную летопись, хранящую историю выветривания и отложения осадка за последние 10,2 млн. лет (Коллектив..., 1995, 1998, 2000; BDP-93 Members, 1997a,b; Williams, 1997; Кузьмин и др., 2001). Основой байкальской климатической записи является ритмичное изменение содержания в осадках биогенного кремнезема (створок диатомовых водорослей) в зависимости от циклов "потепление/похолодание". Но биогенные палеомаркеры характеризуют продуктивность озера и не несут прямой информации о палеоклимате и обстановках выветрива-

ния в водосборном бассейне.

Эта информация содержится в терригенной части осадка, главным образом в ассоциациях слоистых минералов - их составе, структурных и кристаллохимических параметрах, определяемых, в основном, условиями гидролиза в профилях выветривания пород водосбора. К настоящему времени появилось немало публикаций, нацеленных на раскрытие связи глинистых минералов осадков озера с климатическими изменениями в его водосборе (Melles et al., 1995; Кашик С. А., Мазилов В.Н., 1997; Yuretichetal., 1999; Солотчинаидр., 1999а, 2001,2003а,б, 2004; Кузьмин и др., 2000; Horiuchi et al., 2000; Mbller et al., 2000, 2001; Мюллер и др., 2001; Solotchina et al., 1998, 2002, 2003; Fagel et al., 2003 и другие). Однако методические трудности послужили причиной серьезных расхождений результатов (Yuretich et al., 1999) и падения интереса к глинистым минералам в палеоклиматических построениях. Тем не менее при использовании специальных приемов и методов анализа терригенная составляющая осадка оказывается весьма информативной для расшифровки палеосигнала, что отражено в настоящей диссертации.

Детальные исследования минерального состава отложений проведены в двух хорошо датированных кернах BDP-93-2 и BDP-96 (Colman et al., 1996; Prokopenko et al, 2001, 2002; Karabanov, 2000). При описании данных используется стратиграфия морских изотопно-кислородных стадий (МИС), что обосновано корреляцией байкальской и морской записей (Colman et al., 1997; Williams et al., 1997; Kapa-банов и др, 2001; Prokopenko et al., 2001). Обе скважины пробурены на подводных поднятиях с непрерывным осадконакоплением в геми-пелагических условиях, но в различных седиментационных обстанов-ках. Керн BDP-93-2 получен на Бугульдейской перемычке, куда непрерывно поступает речная взвесь из Селенги и Бугульдейки, а керн BDP-96-2 - на Академическом хребте, возвышающемся над глубоководными котловинами на 400-600 м, вследствие чего накопление осадков происходит только из водной толщи. Рассмотрен ряд интервалов осадочной летописи: прошлые 30 тыс. лет, МИС 1-3 (BDP-93-2); прошлые 130 тыс. лет, МИС 1-5 и интервал 380-480 тыс. лет назад, МИС 11-12 (BDP-96-2), отдельные теплые/холодные эпизоды плиоцена- раннего плейстоцена (BDP-96-1). Наибольшее внимание уделено голоцену, последнему ледниковому максимуму, казанцевскому межледнико-вью, рассматриваемому в качестве аналога современного (Kukla, 1999), и интервалу МИС 11 - нашему возможному "теплому будущему в прошлом" (Howard, 1997).

В первой части главы рассматриваются методические приемы

подготовки проб к Х1Ш анализу (Солотчина и др., 1999; БоЫсЫпа е1 а1., 2002). Обосновывается необходимость анализа природных нефрак-ционированных проб, описывается техника измельчения материала, приготовления ориентированных препаратов. Обсуждаются ошибки, вносимые при удалении из проб биогенного кремнезема, и предлагается модельный подход для описания вклада Вю8Ю2 в полный Х1Ш спектр. Дифференциальная диагностика слоистых силикатов, определение их количественных соотношений, кристаллохимических и струк-' турных характеристик выполнены методом моделирования рентгено-

вских дифракционных профилей (Глава 1). Количественный анализ кварца, полевых шпатов и биогенного кремнезема проводился мето-'' дом ИК-спектроскопии (Глава 5).

Ассоциация слоистых силикатов в осадках Байкала представлена смешанослойными иллит-смектитами, слюдами, хлоритами и каолинитом. Метод моделирования раскрывает важные особенности слоистых фаз. Дифракционные линии слюды 001 в большей части образцов не могут быть смоделированы одним компонентом, что указывает на присутствие в осадках, по крайней мере, двух ее разновидностей. Одна - хорошо окристаллизованная диоктаэдрическая слюда с высоким содержанием калия (0,9 ф.е.) и низким - железа (0,1-0,2 ф.е.). Ее модельный спектр характеризуется узкими интенсивными дифракционными пиками 001 (рис. 14, а, б), средний размер доменов по оси 2, составляет 35-40 слоев. Мы идентифицируем эту фазу как 'мусковит' и считаем обломочной. Другая - высокодисперсная диоктаэдрическая слюдистая фаза с размером доменов в 7-9 слоев, с дефицитом межслоевого калия (0,6-0,7 ф.е.) и повышенным содержанием октаэдрического железа (0,3-0,4 ф.е.). Она формирует широкое основание дифракционных линий слюды (рис. 14, а). Модельные спектры последовательно указывают на наличие в структуре » лишь небольшого количества разбухающих слоев (<15 %), что по-

зволяет отнести эту фазу к иллитам. Дифракционные линии хлорита обладают чрезмерной шириной в области низкой интенсивности. Для воссоздания характерной геометрии профиля в дополнение к хорошо окристаллизованному триоктаэдрическому (Мд,Ре)-хлориту с содержанием железа -1,0-1,5 ф.е. на ячейку и размерами доменов в 30 слоев моделирование предлагает дисперсную хлоритоподобную фазу с доменами в 8-10 слоев. Эту фазу с повышенным содержанием железа (2,0-2,5 ф.е.) и 5-15 % смектитовых слоев мы обозначаем как 'хлорит-смектит'. Скорее всего, этот компонент является продуктом деградации биотитов, хлоритов и других фемических минералов. Высокодисперсные смешанослойные иллит-смектиты (домены 5-10 сло-

4 в 12 16 20 24 28

4 в 12 1« 20 24 га

2» Си К.

Рис. 14. Экспериментальные и модельные дифракционные профили глинистых минералов глубоководных осадков озера Байкал: а - диатомовый ил (теплый период голоцена); б- алевритистая глина (последний ледниковый максимум, сартанское оледенение).

ев) - наиболее изменчивые компоненты осадка. В широких пределах варьирует их содержание, соотношение и порядок чередования ил-литовых (1) и смектитовых (в) слоев в структуре. Каолинит содержится в пробах в явно подчиненном количестве.

Слоистые силикаты являются главными компонентами терриген-

ной составляющей осадков, как на межледниковых, так и ледниковых интервалах (55-75 %) (рис. 15). Если исключить из рассмотрения мусковит и хлорит, считая их обломочными, то доля новообразованных высокодисперсных глинистых минералов составит в керне BDP-96-2 около 50% терригенной фракции вне зависимости от климатических условий. Эта цифра справедлива также для голоценового разреза BDP-93-2, и лишь в последний ледниковый максимум она ниже —40 %.

Среди неслоистых минералов доминируют кварц и плагиоклаз, представленный преимущественно (или только) альбитом. Калиевый полевой шпат и амфибол присутствуют в следовых количествах. Одновременного резкого увеличения в осадках содержаний кварца и полевых шпатов не обнаружено. Отсюда следует, что физическая эрозия коренных пород ледниками не была доминирующей в поставке обломочного материала в Байкал. В пользу этого свидетельствует отсутствие в осадках невыветрелых (или слабовыветрелых) полевых шпатов. Вместе с тем наблюдается постоянное присутствие альбита, слагающего внешние, наиболее устойчивые к выветриванию зоны зерен плагиоклаза. Наши новые данные не подтверждают предположения, что ледниковые глины в Байкале состоят из неизмененного исходного материала пород, привнесенного альпийскими ледниками (Безрукова и др., 1991). На подводных поднятиях озера, где турби-дитное отложение отсутствовало, несмотря на различия в поставке терригенного материала, изменения климата, непрерывно отлагались продукты разрушения выветрелых коренных пород, в которых пропорция измененных и устойчивых минеральных компонентов варьирует в узком диапазоне.

Основную палеоклиматическую нагрузку в ансамбле глинистых минералов несут иллит-смектит и иллит. Наиболее ярким климатическим сигналом является концентрация смектитовых слоев в иллит-смектите, увеличение которой (от 20 до 80 %) соответствует тренду потепления климата, отраженному в записи диатомовой продуктивности. Этот показатель надежно фиксирует не только продолжительные, но и кратковременные климатические события. Так, при переходе от последнего ледникового максимума к голоцену концентрация смектитовых слоев в иллит-смектите резко возрастает в ответ на потепление бёллинг-аллерёд и затем понижается в начале похолодания поздний дриас до ледникового уровня. Четкая реакция 'индекса смектитовых слоев' на сравнительно кратковременные климатические эпизоды обнаруживается на интервале МИС 5 (рис. 15). Инверсия "похолодание/потепление" запечатлена также в поведении высокодисперсного иллита, концентрация которого в осадке меняется от нуля на лед-

Минеральная составляющая

Слоисты* силикаты «100%

1. V/ 2-

з.

5.1

1 - диатомовый ил; 2 - апевритистая глина; 3 - диатомовая глина; 4 - обломочный ледниковый детрит; 5 - ВюБЮз по данным щелочной экст ракции; 6 - ВюЭЮт по данным ИК-спектроскопии.

Рис. ¡5. Профили распределения минеральных компонентов в голоцен-плейстоценовых осадках оз. Байкал, вскрытых скважиной 1ШР-96-2 на Академическом хребте (прошлые 130 тыс. лет). Наблюдается отчетливая корреляция "индекса смектитовых слоев" и содержания иллита с записью биогенного кремнезема на интервале МИС 5.

никовых интервалах до > 50 % слоистой составляющей в голоцене и подстадии МИС 5е. Противофазные отношения между иллит-смекти-том и индексом смектитовых слоев несколько озадачивают. Можно было бы ожидать, например, что с потеплением климата и увеличением поступления атмосферной влаги при переходе от сартанского оледенения к голоцену, количество иллит-смектита будет возрастать параллельно с увеличением концентрации его смектитовых слоев. Однако синхронно с количеством смектитовых слоев в иллит-смектите растет содержание иллита, достигая экстремума в суббореальный период, когда концентрация иллит-смектита минимальна, а смектитовых слоев в нем максимальна. Эта тенденция предполагает, что ил-лит-смектит частично преобразуется в иллит. Известно, что процесс иллитизации происходит быстрее, если смектитовые слои в иллит-смектите более избыточны (> 42 %) (Bethke, Altaner, 1986). Катионы калия способны необратимо фиксироваться в смектитовых межслоях уже при температуре 25 °С и одним из механизмов фиксации в поверхностных условиях является повторение природного цикла 'смачивание-высушивание' (Eberl et al., 1986).

В теплом и продолжительном интервале МИС 11 высоких содержаний иллита не обнаружено. Очевидно, что на интервале МИС 11 существовали факторы, препятствующие активному образованию иллита. В минеральной части осадка не найдено доказательств того, что климат этого продолжительного интервала был в регионе аномально теплым. Скорее он отличался высокой постоянной влажностью и циклы "смачивание-высушивание" не имели большого распространения. На холодных интервалах среди глинистых минералов осадка доминируют иллит-смектиты с высокой концентрацией (до 70 %) иллитовых слоев. Это обстоятельство наряду с отсутствием (или низким содержанием) иллита свидетельствует о сухом и холодном климате. Глубина похолодания на интервалах МИС 2 и МИС 12 примерно одинакова и больше, чем в подстадию МИС 5е (см. рис. 15).

В байкальской диатомовой записи кернов BDP-96-1 и 2 выделяются два эпизода глобального похолодания климата на рубежах 2,822,48 и 1,75-1,45 млн лет назад, разделенные очень теплым интервалом (Коллектив, 1998; Карабанов, 2000). Второе похолодание совпадает с началом холодной четвертичной эпохи (Никифорова, 1989). Палинологические (Безрукова и др., 1999), диатомовые (Хурсевич и др., 1998)и литологические (Карабанов и др., 2000) данные склоняют к мнению, что первое похолодание (в конце плиоцена) было более интенсивным. Вместе с тем результаты сравнительного анализа кристаллохимичес-ких и структурных характеристик глинистых минералов этих мощных похолоданий не поддерживают это суждение: более холодным и сухим

представляется второй эпизод, отвечающий традиционной плиоцен-плейстоценовой границе. Он характеризуется пониженным содержанием тонкодисперсных глинистых минералов (=45 % против 55 % в первом эпизоде), в осадок поступает повышенное количество обломочной слюды (мусковита) и кварца. Не исключено, что возможной причиной этого являются тектонические события в обрамлении Байкала.

Глава 4. Минералогические и кристаллохимические индикаторы палеоклиматических изменений в донных осадках оз. Хубсугул

Озеро Хубсугул (Монголия) - перспективный объект для проведения палеоклиматических реконструкций в Центральной Азии. Это второй по величине бассейн Байкальской рифтовой зоны с мощным слоем осадков до 550 м, накопление которых в гемипелагических условиях продолжается и в наши дни со средней скоростью 5 см/1000 лет (РесЫоу й а1., 2004, Казанский и др., 2005). В отличие от Байкала озеро является горным, площадь водосбора всего в 1,8 раза больше площади водной поверхности, палеоклиматические сигналы в его разрезах отражают процессы, происходившие на небольшой по сравнению с водосбором Байкала территории (4920 км).

Минеральный состав осадков изучался по кернам двух станций: ШО-01-8 (174 см, северная котловина) и станции Н80-01-01 (107 см, южная котловина) (Солотчина и др., 2002, 2003). Разрез верхней толщи хубсугульских осадков имеет двучленное строение, подобное разрезам Байкала. Согласно данным радиоуглеродного датирования, нижний слой бездиатомовых глин накоплен в период сартанского оледенения, переходный слой включает потепление бёллинг-аллерёд и похолодание поздний дриас, верхний представляет диатомовые илы голоцена (Прокопенко и др., 2003; Ре<1о1оу е1 а1., 2004).

Минеральная часть осадка представлена слоистыми силикатами, кварцем, плагиоклазом, карбонатами и небольшим количеством (1-2 %) амфибола. В осадках голоцена присутствует биогенный кремнезем (<20%) и органическое вещество (=10 %). Ассоциация слоистых минералов аналогична байкальским - это смешанослойные иллит-смектиты, мусковит, иллит, хлорит, хлорит-смектит и каолинит. Моделирование Х1Ш-спектров осадков (Солотчина и др., 2003) позволило выявить кристаллохимические, структурные характеристики слоистых силикатов голоцен-плейстоценовых осадков озера и определить их количественные соотношения (табл. 2).

Поведение мусковита в разрезе невыразительно, можно отметить лишь небольшой тренд уменьшения его содержания в глинистой

Таблица 2. Кристаллохимические и структурные характеристики слоистых силикатов голоцен-плейстоценовых осадков озера Хубсугул (по результатам моделирования рентгеновских дифракционных профилей)

ГОЛОЦЕН ПЛЕЙСТОЦЕН

МИС 1 Переход МИС 2

Абс. глубяяа, си 3 7 _ 11 16 23 Зв 36 *6 а Я *> • ■17»] 78 11» 13$ 15$ 174

ШоЯО] (по МогИоск, 6,5 7,7 М М »,0 12,4 16,4 ЮЗ м ..-2Д« V» ад 1.7*

РпхПсЬ, 198»), % 1 \ *

В1оКО, (ИК- 123 ад 5,» 11,7 13,0 17,0 18,7 1М з,» ад ад ад ад > ад ад

спектроскояяя), % 5 * ч V

Иллнт-смектят, % 42,6 31,1 з«з 39,4 29,6 16,4 18,5 18^ 234 233 »4 173 17,1- 263 зэз Звз

Сол-во смекпггоаых сло£в 73 71 73 70 63 76 75 64 «7 53 чаг? ' 0 31 ; 3* 35

Т(фе) 0.4 0.4 оз 0.5 0.5 0,4 0,4 0.4 0,4 0,4 03 65 м 03 03 оЭ 03

Ре(фе) 0.2 0.4 од 0,2 0,2 0,4 0.4 0,4 03 03 0.4. ;оз 03 03 03 • 03 03

Средний размер ** *

доменов (в слоях) 9 6 8 6 7 7 6 8 9 9 9 1, 8 10 8 9 б

Иллят, % 9,1 19,6 173 14,9 20,0 23,8 27,8 23,7 18,5 143 124 ** 43 м 5,7 «ад

Кол-во нллнтовых слоев 0.92 0,93 0.90 0.83 0,90 0,37 0,87 0.92 0.92 0.92 >«» 0.9% 0,98 0,98 0,98 "о,9а

К(фе.) 0.5 03 03 оз 03 03 оз 0.5 0,7 0,7 0,7 ЛТ-г 0,7 0,7 0,7 , 0,7 > 0,7

Ре (ф.е) 0.5 03 0,5 03 03 03 оз 0,5 03 03 03 03 03 03 03 03

Средний размер л

доменов (в слоях) 8 8 9 8 8 7 7 8 8 9 б 7 7 12 10 12 12*

Мусковит, % 32,7 30,7 гад 29,0 32,6 40,4 343 34,7 35,7 383 35,7 523 41Д 33,0 41*4 ЗМ 374

К(фе) 0,9 0.9 0,9 0.9 0,9 0,9 0.9 0,9 0,9 0.9 0,Г 0,95 0.9 0,9 0,9 0,» ОД

Ге(фе) 0,05 0.05 0.05 0,05 0,05 0,05 0.05 0.05 0,05 0,05 0,05 0.05 0,1 0,1 0,1 0,1 0.1

Средний размер 37

доменов (в слаяд 37 37 38 37 38 38 38 37 37 37 37 40 33 37 37 32

Хлорит, % 9,1 134 9,4 9,7 9,6 13,3 124 15,0 1*3 1«Д 133 14Д 153 12,1 IV 143 14,0

Ре(фе-) 1.6 1.4 ¡.8" 1.8 1.8 1.7 1.6" 1.3 1Д 13 1.5 и 13 1.7 13 1.8 1,7

Средний размер

доменов (в слоях) 37 27 31 26 31 26 26 26 26 26 26 38 29 24 29 24 24

Хлорят-смастят, % 4,3 3,6 М 63 4,4 » ад 44 43 V .7,5 73 «,7 7Д 73 7,4

Кол-во хлоритовых слоёв 088 0.85 0,89 0.85 0,89 0.86 0.86 0,87 0.86 0,87 0,85 0.90 0,95 0,95 0,95 0,95 0,97

Ре(ф.е) 1.0 1.0 и 0.8 0.8 1,4 1.4 1.0 1.0 1.0 0.6 1.8 1,8 13 13 1,8 1,1

Средний размер

доменов (в слоях) 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 11 9ч 9 9 9 » 9

Кваляият. % 1,7 1,7 1,7 1,7 1.7 1,7 1.7 1,7 1,7 УЬ 2,« 2у6 *** 24

"•о Примечание. Слоистый компонент принят за 100 %.

составляющей диатомовых илов. То же справедливо для хлоритовых минералов. Очень контрастно ведет себя иллит. Его доля в алеврити-стых глинах составляет =5 % слоистого компонента, в то же время в диатомовых илах она резко возрастает и достигает =30 % в образцах с максимальным содержанием ВюБЮ^ с одновременным увеличением в структуре смектитовых слоев (см. табл. 2). Драматические изменения происходят в структуре иллит-смектита: в диатомовых илах концентрация смектитовых слоев составляет =75 % против 35-40 % в иллит- < смектитах алевритистых глин.

Отличительная черта хубсугульских осадков в сравнении с байкальскими - наличие карбонатов в осадках плейстоцена, что отмечалось ранее (Алтунбаев, Самарина, 1977; Федотов и др., 2001). Карбонаты слагают от 5 до 17 % (северная котловина) минерального компонента и до 25 % (южная котловина), причем содержание их растет с глубиной. В низах разрезов карбонаты представлены магнезиокальцитом, кальцитом и доломитом, в переходном слое - в основном кальцитом с примесью доломита. В диатомовых илах карбонаты отсутствуют. Состав и обилие карбонатов являются перспективными индикаторами режима выпадения атмосферных осадков и (или) испарения.

Хубсугульские отложения фактически лишены калиевого полевого шпата, широко распространенного в породах водосбора. Плагиоклаз представлен альбитом, который, как известно, слагает наиболее устойчивые к выветриванию зоны плагиоклаза. Биотит в донных отложениях не найден. Все это свидетельствует о высокой степени выветривания коренных пород водосбора как в теплом климате голоцена, так и холодном плейстоцена. В целом доля слоистых силикатов в диатомовых илах составляет в среднем 65-70 % минеральной части осадка, в алевритистых глинах - 50-55 %, при этом количество высокодисперсных глинистых минералов (за вычетом мусковита и хло- ¥

рита) в голоцене - 50 % против 30 %, накопившихся за время последнего оледенения. Эти цифры гораздо контрастнее, чем в разрезах Байкала. В пересчете на минеральную часть осадка среднее содержание кварца в алевритистых глинах составляет около 20 %, в диатомовых илах =14 %, плагиоклаза =16 и 11 % соответственно. В целом содержание этих обломочных минералов понижается при переходе от плейстоцена к голоцену почти в 1,5 раза. Увеличение накопления кварца и плагиоклаза в плейстоценовых осадках Хубсугула связано с уменьшением площади озера и приближением береговой зоны к точке отбора, а также с образованием и наступлением ледников. В ответ на похолодание климата и сокращение объемов воды в ледниковое время происходит активное формирование карбонатов.

Итак, выявлены главные отличительные черты продуктов выветривания на ледниковом и межледниковом интервалах. Выполненные исследования показали, что кристаллохимия, структура, содержание глинистых минералов и карбонатов в осадках оз. Хубсугул являются чувствительными индикаторами изменений климата в водосборе озера и могут внести ценный вклад при проведении палеокли-матических реконструкций.

Глава 5. Применение ИК-спектроскопии для количественного анализа ряда компонентов глубоководных осадков озер Байкал и Хубсугул

ИК-спектроскопия уже в течение нескольких десятилетий применяется в качестве эффективного метода не только для уточнения фазового состава осадочных отложений, но и количественного анализа отдельных минералов и органических соединений, что позволяет выявлять изменения их концентраций во времени, в том числе в ответ на климатические изменения (Chester and Elderfield, 1966, 1968; Chester and Green, 1968; Fröhlich, 1989; Fröhlich and Servant-Vildary, 1989; Herbert et al., 1992; Bertaux et al., 1998). В настоящей работе метод ИК-спектроскопии применен для количественного определения основных неглинистых компонентов в осадках озер Байкал и Хубсугул, а именно - кварца, плагиоклаза, карбонатных минералов и биогенного кремнезема, а также установления верхнего предела содержания в осадках каолинита.

Определение проводилось по калибровочным графикам, устанавливающим зависимость оптической плотности в максимуме аналитической полосы поглощения оцениваемого компонента от его концентрации в пробе. Был приготовлен набор искусственных смесей (стандартов) из чистых веществ, которые по элементному составу и структурным характеристикам близки к таковым в изучаемых озерных осадках. Искусственные смеси должны содержать по возможности все присутствующие в анализируемых пробах компоненты и в тех же интервалах концентраций, чтобы свести к минимуму влияние матрицы и избежать неоднозначности проведения базовой линии (Бабушкин и др., 1962), учитывающей интенсивность фона под аналитической полосой поглощения. По стандартным смесям известного состава были построены графики.

В главе детально рассматриваются вопросы подбора эталонов, подготовки проб для количественного анализа (истирание, приготовление смесей и т.д.) и съемки образцов. Основное внимание уделено проблеме выбора аналитических полос поглощения, поскольку не

было ни одной полосы оцениваемого компонента, за исключением карбоната, свободной от перекрывания с полосами других компонентов. При тщательном анализе конфигураций полос всех слагающих осадок веществ и ориентировочной оценки примерных интервалов их концентраций в пробах с достаточно высокой точностью удалось найти способы проведения количественного определения биогенного кремнезема, плагиоклаза и кварца.

Разработан метод количественной оценки биогенного кремне- >

зема по высокочастотному плечу его полосы поглощения 800 см"1, в присутствии кварца (полосы 798 и 780 см1) и плагиоклаза (полоса 788 см1). Получен калибровочный график для определения его содержаний. Результаты сопоставлены с данными, полученными методом щелочной экстракции (рис. 16). Аналогичный калибровочный график получен для оценки суммарного содержания в пробах полевых шпатов по полосе средней интенсивности 650 см1, общей для альбита и калиевого полевого шпата. Кварц - наиболее трудно определяемый минерал. Обычно в качестве аналитических используются полосы 798 и 696 см-1. В случае анализируемых осадков первая перекрывается полосой биогенного кремнезема 800 см'1 и при высоких его концентрациях становится почти невидимой. На вторую налагается равная ей по частоте и близкая по форме полоса каолинита. Выбор сделан в пользу полосы 696 см'1, так как в осадках каолинит содержится в небольшом количестве. Построены калибровочные графики для эталонных смесей без каолинита и с добавлением 5 % каолинита. Этот при-

ем позволил установить верхний предел концентрации каолинита в изучаемых осадках - 5 %.

Присутствие карбо-

натных минералов является отличительной чертой

Рис. 16. Сравнение концентраций биогенного кремнезема, полученных методами ИК-спектроскопии и щелочной экстракции. Пунктирная линия соответствует наилучшему 1:1 соотношению между данными.

10 20 30 40 50 60

Биогенный кремнезем, % (ИКС)

хубсугульских осадков холодных интервалов. Для анализа использовались две полосы 1435 и 877 см"1. Содержание карбонатов в осадках бралось как среднее по двум полосам, кроме пограничных, самых низких и самых высоких, определяемых по одной из полос.

Оценка суммарного количества неглинистых компонентов позволила оценить долю слоистых минералов в осадках и проследить ее зависимость от палеоклиматических условий. Относительная ошибка при проведении всех определений не превышает 10 % и существенно ниже для подавляющего их числа.

Глава 6. Структурные особенности диккитов и серпентинов и условия их образования

Диккит - распространенный минерал в мезозойских отложениях Западно-Сибирской плиты (Ушатинский и др., 1973; Абдуллин, 1991; Лукин, Гарипов, 1994; Казанский и др., 1993; и др.). Он установлен в жилках, секущих фундамент плиты, в жеодах, располагающихся в породах доюрских кор выветривания, а также в цементе песчаников и гравелитов нижне-среднеюрских нефтегазоносных горизонтов. Существует мнение, что формирование коллекторов в базальных пластах нижней юры Талинской зоны нефтегазонакопления (шеркалинс-кая свита), расположенной на западном склоне Красноленинского свода связано не с литогенезом песчаных пластов, а с гидротермальными процессами (Абдуллин, 1991; Лукин, Гарипов, 1994; Зубков и др., 1991). При этом в качестве весомого аргумента в пользу этой точки зрения используется присутствие в породах диккита - минерала, для которого характерен гидротермальный генезис (Годовиков, 1975, Минералы, 1992).

Для решения вопроса о происхождении диккита в нижнеюрских отложениях гигантской Талинской зоны нефтегазонакопления и Ме-жовского свода проведен анализ структурных особенностей и морфологии кристаллов трех разновидностей диккита: 1 - из трещин пород доюрского фундамента, 2 - из сидеритовых жеод доюрской каолиновой коры выветривания, 3 - из цемента песчаников и гравелитов шер-калинской и урманской свит. Для сравнения изучен диккит гидротермального генезиса из Акташского ртутного месторождения Алтая.

Рентгенофазовый анализ цемента алевролитов, песчаников и гравелитов этих свит показал существование зависимости между содержанием диккита и гранулометрией пород. В алевролитах диккит не был обнаружен. Доминирующим минералом в цементе алевролитов и мелко-среднеобломочных песчаников является каолинит низ-

Рис. 17. Диккит из цемента гравелитов нижнеюрских терригенных отложений Западно-Сибирской плиты..

кой степени структурной упорядоченности, кроме него присутствуют хлорит, слюда и 10.5А-смеша-нослойный минерал (каолинит-диккит). По мере перехода от алевритовой к песчаной фракции отмечается увеличение структурной упорядоченности каолинита и появление диккита. При увеличении размерности фракций от песчаной до гравийной наблюдается постепенное сокращение количества каолинита при росте содержания диккита. Глинистый компонент цемента крупнозернистых песчаников и гравелитов практически полностью сложен диккитом с незначительной примесью слюды, хлорита, смешанослойного иллит-смектита (Конторович и др., 1995,1997). Диккит выполняет поровое пространство коллектора и является одним их самых поздних постседимента-ционных образований (рис. 17).

Диккит в породах доюрского фундамента "залечивает" трещины, он имеет таблитчатые псевдогексагональные формы кристаллов с более четкими контурами, характерными для диккитов гидротермального генезиса. Диккиты из цемента гравелитов и каолиновой коры выветривания обнаруживают более низкие параметры субмикроскопической структуры, чем диккиты гидротермального генезиса (Конторович и др., 1995). Кроме того, образование диккита в результате катагенетических преобразований каолинита подтверждается, » во-первых, его приуроченностью к определенным петрографическим типам пород, затронутых позднекатагенетическими изменениями, во-вторых, наличием перехода от каолинита через смешанослойный минерал (каолинит/диккит) к диккиту, с образованием которого связано увеличение порового пространства. Последнее обстоятельство может указывать также на возможное участие в этом процессе пластовых вод.

Выяснение происхождения диккита в нижне-среднеюрских отложениях Западно-Сибирской плиты имеет не только теоретическое, но и важное прикладное значение, так как определяет критерии поиска зон улучшенных коллекторов.

. у

Представлены результаты экспериментальных исследованиий, моделирующих процесс серпентинообразования по продуктам смектитовой фации в морских условиях, близких к природным в районах срединно-океанических хребтов. Возможность образования магний-алюминиевых серпентинов по глинистым минералам в гидротермальных условиях была показана ранее (Котельникова, и др., 1976, Франк-Каменецкий и др., 1983). Задачей настоящих 1 исследований было получение магниевых серпентинов в системах:

каолинит + морская вода и монтмориллонит + морская вода, с привносом магния. Серпентиновые минералы, полученные в результате синтеза по каолинитовой матрице, представлены двуслойным клинохризотилом (с примесью однослойного) и лизардитом. Соотношение трубчатых и пластинчатых разновидностей составляет 5:1. Энерго дисперсионным анализом в хризотиле установлены катионы магния и кремния, в лизардите кроме того присутствует небольшое количество алюминия. В опытах с монтмориллонитом также получена смесь клинохризотила и лизардита с соотношением трубчатых, пластинчатых частиц и конусообразных трубочек - 4:2:1. Их катионный состав аналогичен описанному выше. Показано преимущественное образование серпентинов магнезиального состава. Выполненные исследования подтверждают концепцию, в соответствии с которой альпинотипные серпентиниты представляют собой породы гидротермально-метасоматического генезиса (Белинский, 1987).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Главным результатом выполненных исследований является развитие метода рентгеноструктурного анализа высокодисперсных « слоистых силикатов. Разработан модельный подход к расшифровке

рентгеновских дифракционных профилей глинистых минералов в поликомпонентных системах. На основе усовершенствованных и j оригинальных алгоритмов создан комплекс программ,

обеспечивающий дифференциальную диагностику глинистых минералов, определение их кристаллохимических и структурных особенностей, а также количественных соотношений. Предложенный метод моделирования предусматривает корректную идентификацию смешанослойных минералов (определение типа слоев, их количество, мотив переслаивания), что является наиболее сложной, но совершенно необходимой составляющей программного обеспечения, в связи с широкой распространенностью этих образований в природе.

Из анализа тонких пелитовых осадков получены важнейшие сведения об условиях выветривания (температуре, влажности) на протяжении голоцена-плейстоцена в пределах водосборного бассейна озера Байкал, представительного для Внутренней Азии. Информация, содержащаяся в ассоциациях глинистых минералов осадка, главным образом в иллит-смектите и иллите - их составе, структуре и кристаллохимических параметрах, может служить не только дополнительным, но и вполне самостоятельным критерием в палеоклиматических построениях в байкальском регионе и других внутриконтинентальных бассейнах, где в озерных осадках отсутствуют биогенные палеомаркеры.

Выполненный впервые детальный анализ минерального компонента голоцен-плейстоценовых осадков озера Хубсугул показал, что ассоциации глинистых минералов подобны байкальским, индикаторы климата те же: 'индекс смектитовых слоев' и концентрация в осадке иллита. Выгодным отличием является образование карбонатов в хубсугульских осадках в холодном климате плейстоцена. Локальные изменения палеоклимата и природной среды выражены в его минералогической летописи более контрастно, нежели в Байкале.

Изучены типоморфные особенности кристаллических структур глинистых минералов в древних корах выветривания гумидного типа и выявлены закономерности формирования в них каолинита. Показано, что каолиниты, развитые в корах выветривания кислых пород, характеризуются значительными колебаниями величины структурной упорядоченности и параметров субмикроскопической структуры - от высоких до низких. В корах выветривания основных пород образуются только неупорядоченные каолиниты, как правило, вместе с галлуазитом. Наличие промежуточных стадийных фаз всегда приводит к низкой структурной упорядоченности минерала. Различная природа дефектов в структуре каолинита позволяет выявлять генетические связи (или их отсутствие) между элювиальными и перекрывающими отложениями.

Образование диккита в нижнеюрских терригенных осадочных отложениях Западно-Сибирской плиты обусловлено процессами катагенеза и приурочено к крупным гранулометрическим разностям -песчаникам и гравелитам. Диккит развивается по каолинитовой матрице и имеет более низкую структурную упорядоченность в сравнении с диккитом гидротермального генезиса.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Солотчина Э.П., Сухоруков Ф.В. О тонкой кристаллической структуре

каолинитов коры выветривания на гранитах // ДАН СССР. 1979. Т. 244. № 4. С. 964-968.

2. Солотчина Э.П., Сухоруков Ф.В. Новообразованные минералы кор выветривания кислых и щелочных пород (по данным рентгенографии) // Молекулярная спектроскопия и рентгенография минералов. Новосибирск: Наука, 1981. С. 65-77.

3. Сухоруков Ф.В., Солотчина Э.П., Щербов Б.Л., Иванова Л.Д. Гипергенное

минералообразование и геохимия редких элементов в корах выветривания гранитоидов // Условия формирования кор выветривания и их минеральных месторождений. М.: Наука, 1983. С. 116-129.

4. Солотчина Э.П. Столповская В.Н.Сухоруков Ф.В. Структурная упорядоченность каолинитов кор выветривания кислых пород // Рентгенография и молекулярная спектроскопия минералов. Новосибирск: Наука, 1985. С. 75-86.

5. Архипенко Д.К., Солотчина Э.П., Ковалева JI.T., Корнева Т.А. Новые

данные о структурной трансформации хлоритов при температурной обработке // Рентгенография и молекулярная спектроскопия минералов. Новосибирск: Наука, 1985. С. 46-58.

6. Щербов Б.Л., Солотчина Э.П., Сухоруков Ф.В. Бор в продуктах ближнего

переотложения каолиновых кор выветривания / Под ред. В.М. Гавшина -Новосибирск, 1985. 139 с. (Тр. ИГиГ СО АН СССР).

7. Велинский В.В., Лоскутов И.Ю., Солотчина Э.П., Хомякова Т.А. Гидротермальный синтез серпентина в системе каолинит - морская вода II Геология и геофизика. 1989. № 3. С. 80-88

8. Велинский В.В., Лоскутов И.Ю., Солотчина Э.П., Хомякова Т.А. Гидротермальный синтез серпентина в системе монтмориллонит - морская вода // Геология и геофизика. 1989. № 6. С. 68-75

9. КазанскийЮ.П..КазарбинВ.В.,СолотчинаЭ.П.,ВакуленкоЛ.Г.,Злобина

О.Н.. Фомин А.Н. Литология коллекторов Талинского нефтяного месторождения (Западная Сибирь) // Геология и геофизика. 1993. Т. 34, № 5. С. 22-32.

10. Конторович А.Э., Солотчина Э.П., Казанский Ю.П., Казарбин В.В. Диккит в нижнеюрских отложениях Талинской зоны нефтегазонакопления (Западная Сибирь) //ДАН СССР. 1995. Т. 342, № 3. С. 350-353.

11. Солотчина Э.П., Каменева М.Ю., Василевский А.Н., Солотчин П.А. Рентгеновская идентификация смешанослойных иллит-смектитов из осадочных терригенных пород Западно-Сибирской плиты // Труды Нац. конф. по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов. Дубна: Изд-во ОИЯИ, 1997. Т. 1. С. 275-280.

12. Конторович А.Э., Солотчина Э.П., Солотчин П.А., Злобина О.Н. О происхождении диккита в нижнеюрских терригенных отложениях Межовского свода (юго-восток Западно-Сибирской плиты) // ДАН СССР. 1997. Т. 353, № 5. С. 649-651.

13. Солотчина Э.П., Каменева М.Ю., Василевский А.Н., Солотчин П.А. Интерпретация сложных рентгеновских дифракционных профилей иллит-смектитов из осадочных пород//Труды Междунар. конф. »пектроскопия, рентгенография и кристаллохимия минералов» Казань: Изд-во КГУ, 1997. С. 175-184.

14. Гавшин В.М., Щербов Б.Л., Бобров В.А., Солотчина Э.П., Сухорукое Ф.В., Мельгунов М.С. Поведение микроэлементов в процессе формирования профиля выветривания на гранитах // Геология и геофизика. 1997. Т. 38, № 7. С. 1228-1239.

15. Soiotchina Е.Р., Gorelik Т.Е., Gavshin V.M., Anoshin G.N. Interpretation of X-Ray diffraction profiles of clay minerals from bottom sediments of Lake Baikal // Materials Structure in Chem., Biol., Phys. and Techn. 1998. V. 5. Sp. issue В. P.226-227.

16. Шульженко С.Г.,Солотчина Э.П., Горелик Т.Е. Состав и реальная структура глинистых минералов донных отложений озера Байкал // Труды IX Междунар. конф. по термобарогеохимии. Александров: ВНИИСИМС, 1999. С. 11-22.

17. Солотчина Э.П., Горелик Т.Е., Прокопенко А.А., Гавшин В.М., Василевский А.Н., Шульженко С.Г. Глинистые минералы как индикатор химических процессов в водосборе озера Байкал при глобальных изменениях природной среды и климата // Химия в интересах устойчивого развития. 1999. Т. 7, № 5. С. 585-591.

18. Soiotchina Е.Р., Kameneva M.Yu., Vasilevsky A.N., Solotchin P.A. Nonlinear programming for simulation the complex X-ray profiles of clay minerals // Abstracts. Conference of the European Clay Groups Association «EUROCLAY-1999». Krakow, Poland, 1999. P. 133.

19. Солотчина Э.П., Каменева М.Ю., Василевский A.H., Солотчин П.А. Рентгеновская идентификация смешанослойных иллит/смектитов из осадочных терригенных пород Западно-Сибирской плиты // Поверхность. » Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 1999. Т. 11.

С.26-30.

20. Gorelik Т., Soiotchina Е., Vasilevsky A., Anoshin G. Structural modeling in Lake Baikal bottom deposits study // J. Conference Abstracts (EUG-10, Strasbourg, France, 1999), 1999. V. 4, N 1. P. 660.

21. Кузьмин М.И., Солотчина Э.П., Василевский A.H. M., Столповская В.Н., Карабанов Е.Б., Гелетий В.Ф., Бычинский В.А., Аношин Г.Н., Шульженко С.Г. Глинистые минералы донных осадков озера Байкал как индикаторы палеоклимата // Геология и геофизика. 2000. Т. 41, № 10. С. 1347-1359.

22. Soiotchina Е.Р., Kameneva M.Yu., Vasilevsky A.N., Solotchin P.A. Interpretation of the complex X-ray powder diffraction patterns of mixed-layer illite/smectite from the terrigenous deposits, West Siberian Plate. // Materials Science Fornm. 2000. V. 321-324. P. 1028-1032.

23. Солотчина Э.П., Каменева М.Ю., Василевский А.Н., Москвин В.И., Солотчин П.А. Структурное моделирование сложных дифракционных профилей иллит/смектитов из осадочных терригенных пород ЗападноСибирской плиты //Докл. РАН. 2000. Т. 370, № 4. С. 502-506.

24. Кузьмин М.И., Карабанов Е.Б., Каваи Т., Вильяме Д., Бычинский В.А., Кербер Е.В., Кравчинский В.А., Безрукова В.Е., Прокопенко A.A., Гелетий В.Ф., Калмычков Г.В., Горегляд A.B., Антипин B.C., Хомутова М.Ю., Сошина Н.М., Иванов Е.В., Хурсевич Г.К., Ткаченко Л.Л., Солотчина Э.П., Йошида Н., Гвоздков А.Н. Глубокое бурение на Байкале - основные результаты // Геология и геофизика. 2001. Т. 42, № 1-2. С. 8-34.

25. Солотчина Э.П., Прокопенко A.A., Кузьмин М.И., Василевский А.Н., Шульженко С. Г. Ледниковые и межледниковые ассоциации глинистых минералов осадков озера Байкал в кернах глубокого бурения BDP-93-2 и BDP-96 // Геология и геофизика. 2001. Т. 42, № 1-2. С. 146-156.

26. Вильяме Д.Ф., Карабанов Е.Б., Прокопенко A.A., Кузьмин М.И., Хурсевич Г.К., Гвоздков А.Н., Безрукова Е.В., Солотчина Э.П. Комплексные исследования позднемиоцен-плейстоценовых донных отложений озера Байкал - основа палеоклиматических реконструкций и диатомовой биостратиграфии // Геология и геофизика. 2001. Т. 42, № 1-2. С. 35-48.

27. Солотчина Э.П., Столповская В.Н., Солотчин П.А., Шульженко С.Г., Калугин И.А., Кузьмин М.И., Жданова А.Н. Минералы донных осадков озера Хубсугул (Монголия) - индикаторы климата в голоцене-позднем плейстоцене // Материалы IV Междунар. симпозиума «Минералогические музеи». Санкт-Петербург, 2002. С. 208-210.

28. Solotchina, Е.Р., Prokopenko, A.A., Vasilevsky, A.N., Gavshin, V.M., Kuzmin, M.I. and Williams D.F. Simulation of XRD patterns as an optimal technique for studying glacial and interglacial clay mineral associations in bottom sediments of Lake Baikal // Clay minerals. 2002. V. 37. P. 105-119.

29. Солотчина Э.П., Кузьмин М.И., Прокопенко A.A., Солотчин П.А., Калугин И.А., Шульженко С.Г. Голоцен-плейстоценовые ассоциации глинистых минералов в осадках озер Байкал и Хубсугул (по данным моделирования рентгеновских дифракционных профилей) II Материалы Всерос. науч. конф. «Геология, геохимия и геофизика на рубеже XX и XXI веков». Иркутск, 2002. С. 423-425.

30. Солотчина Э.П., Кузьмин М.И., Столповская В.Н., Карабанов Е.Б., Прокопенко A.A., Ткаченко Л.Л. Минералогические и кристаллохимические индикаторы изменений окружающей среды и климата в голоцен-плейстоценовых осадках озера Хубсугул (Монголия) // Докл. РАН. 2003. Т. 391, № 4. С. 527-531.

31. Солотчина Э.П., Прокопенко A.A., Кузьмин М.И., Шульженко С.Г. Ассоциации, состав и структура глинистых минералов донных осадков озера Байкал (по данным моделирования рентгеновских дифракционных профилей) // Материалы XV Междунар. совещ. «Рентгенография и кристаллохимия минералов». Санкт-Петербург. 2003. С. 139-141.

32. Solotchina E.P., Prokopenko A. A., Stolpovskaya V.N., Kuzmin M.I., Williams D.F., Shulzhenko S.G. Clay minerals in Lake Baikal bottom sediments during the past 130 Ka: paleoclimate signals from the watershed in continental Asia // Berliner Palaobiol. Abh. 2003. B. 2. P. 107-110.

33. Солотчина Э.П., Столповская B.H., Солотчин П.А., Шульженко С.Г. Минералогические и кристаллохимические индикаторы изменений климата в плейстоценовых осадках озера Байкал // Тез. докл. III Национальной кристаллохимическая конф. Черноголовка. 2003. С. 143-144.

34. Karabanov Е., Williams D., Kuzmin М., Sideleva V., Khursevich G., Prokopenko A., Solotchina E., Tkachenko L., Fedenya S., Kerber E., Gvozdkov A., Bezrukova E., Letunova P., and Krapivina S. Ecological collapse of Lake Baikal and Lake Hovsgol ecosystems during the Last Glacial and consequences for aquatic species diversity // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2004. V. 209. P.227-243.

35. Солотчина Э.П., Кузьмин М.И., Прокопенко A.A., Столповская В.Н., Солотчин П.А., Шульженко С.Г. Глинистые минералы и палеоклиматические сигналы в голоцен-плейстоценовых осадках озера Байкал // Докл. РАН. 2004. V. 398, № 3. С. 390-395.

36. Солотчина Э.П., Пальчик Н.А., Леонова И.В., Гольдберг Е.Л., Шульженко С.Г., Горбаренко С.А. Минералогия глин в осадках Охотского моря // Материалы V Междунар. Симпоз. "Минералогические музеи. Санкт-Петербург, 2005. С. 180-183.

37. Zdanova A.N., Solotchina Е.Р., Kuzmin M.I., Prokopenko A.A., Kalugin I.A., Solotchin P.A. Mineralogy and crystallochemistry of Pleistocene-Holocene sediments of Lake Khovsgol: paleoclimatic signals from watershed// Geographica Oekologica. Journal of MOLARE Research Centre. Third Intern. Conf. Environmental Change in Central Asia. Walter (Ed.). Ulaanbaatar. 2005. V. 3. 2005. P. 118-120.

38. Солотчина Э.П., Шульженко С.Г., Солотчин П.А. Моделирование рентгеновских дифракционных профилей для изучения ледниковых и межледниковых ассоциаций глинистых минералов в донных осадках озера Байкал // Материалы Выездной Сессии комиссии по кристаллохимии и рентгенографии минералов «Новое в кристаллохимии и рентгенографии минералов» 24-31 июля. Новосибирск. 2005. С. 99-105.

39. Солотчин П.А., Солотчина Э.П., Столповская В.Н. Минералогия терригенных отложений нижнего тоара юго-востока Западной Сибири // Геология и геофизика. 2005. Т. 46, № 8. С. 833-843.

_Технический редактор P.M. Вараксина_

Подписано к печати 26.08.2005 Формат 60x84/16. Бумага офсет № 1. Гарнитура "Тайме". Офсетная печать.

_Печл. 2,3. Тираж 110. Зак. № 334_

НП АИ "Гео", 630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3

€ 1 4 5 6 5

РНБ Русский фонд

2006-4 9057

Содержание диссертации, доктора геолого-минералогических наук, Солотчина, Эмилия Павловна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОДНОМЕРНЫХ РЕНТГЕНОВСКИХ

ДИФРАКЦИОННЫХ ПРОФИЛЕЙ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ

1.1. Краткие сведения о кристаллических структурах слоистых силикатов.

1.2. Вычисление интенсивности рентгеновских дифракционных профилей глинистых минералов.

1.3. Моделирование XRD профилей глинистых минералов с однотипными слоями.

1.4. Моделирование XRD профилей смешанослойных глинистых минералов.

1.5. Инструментальные поправки при расчете интенсивности профилей.

1.6. Построение полного XRD спектра.

1.7. Оптимизация модельных параметров.

1.8. Применение вторых производных модельных и экспериментальных профилей для контроля точности фитинга

1.9. Ошибки метода моделирования XRD спектров

Глава 2. ТИПОМОРФИЗМ СОСТАВА И СТРУКТУРЫ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ КАОЛИНОВЫХ КОР ВЫВЕТРИВАНИЯ И ПРОДУКТОВ ИХ ПЕРЕОТЛОЖЕНИЯ

2.1. Общие представления о формировании коры выветривания и краткая геологическая характеристика объектов исследования.

2.2. Реальная кристаллическая структура каолинита и некоторые методические приемы ее изучения.

2.3. Состав и структурные особенности глинистых минералов кор выветривания кислых пород и продуктов их переотложения

2.4. Состав и структурные особенности глинистых минералов кор выветривания основных пород и продуктов их переотложения

2.5. Типоморфное значение реальной структуры каолинита в корах выветривания гумидного типа

Глава 3. АССОЦИАЦИИ, РЕАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ И ПАЛЕОКЛИМАТИЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ В ГЛУБОКОВОДНЫХ ОСАДКАХ ОЗЕРА БАЙКАЛ.

3.1. Геолого-геоморфологическое строение котловины озера Байкал и вещественный состав осадков.

3.2. Краткая история изучения глинистых минералов в байкальских осадках

3.3. Объекты исследования и методические приемы подготовки проб осадков к рентгеновскому анализу

3.4. Ассоциации, состав, структура глинистых минералов в осадках озера по данным моделирования XRD спектров.

3.5. Неорганические источники осадка.

3.6. Климатические сигналы в ассоциации глинистых минералов голоцен-плейстоценовых осадков озера Байкал

3.7. Глинистые минералы байкальских осадков и глобальные климатические события в плиоцене-раннем плейстоцене.

3.8. Обсуждение результатов.

Глава 4.МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ И КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКИЕ

ИНДИКАТОРЫ ПАЛЕОКЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ В ДОННЫХ ОСАДКАХ ОЗЕРА ХУБСУГУЛ

4.1. Геолого-геоморфологическое строение котловины и литология осадочного чехла озера Хубсугул.

4.2. Объекты исследования.

4.3. Минеральный состав осадков.

4.4. Глинистые минералы осадка и условия выветривания в водосборном бассейне

Глава 5.ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ИК-СПЕКТРОСКОПИИ ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА РЯДА НЕСЛОИСТЫХ КОМПОНЕНТОВ ОСАДКОВ ОЗЕР БАЙКАЛ И ХУБСУГУЛ.

5.1. Материалы и методические подходы к анализу.

5.2. ИКС-анализ биогенного кремнезема.

5.3. ИКС-анализ плагиоклаза

5.4. ИКС-анализ кварца.

5.5. ИКС- анализ карбонатов.

5.6. Обсуждение результатов.

Глава 6. СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДИККИТОВ И

СЕРПЕНТИНОВ И УСЛОВИЯ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ.

6.1. Диккит в терригенных осадочных отложениях Западно-Сибирской плиты

6.1.1. Генезис и структурные особенности диккита в нижнеюрских отложениях Талинской зоны нефтегазонакопления.

6.1.2. Реальная структура диккита и его происхождение в нижнеюрских отложениях Межовского свода.

6.2. Состав и структура серпентиновых минералов, синтезированных по глинистым матрицам в морских условиях.

6.2.1. Синтез серпентиновых минералов в системе: каолинит+морская вода.

6.2.2. Синтез серпентиновых минералов в системе: монтмориллонитМ-морская вода.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Дифференциальная диагностика и анализ типоморфизма ассоциаций, реальной структуры глинистых минералов в осадочных разрезах и корах выветривания"

Актуальность исследований

При современном состоянии наших знаний можно выставить рабочую гипотезу, что наша планета в первом приближении состоит из минералов группы силикатов и алюмосиликатов" (Вернадский, 1959). Глинистые минералы - наиболее распространенные и исключительно разнообразные компоненты верхней осадочной оболочки литосферы - принадлежат к семейству филлосиликатов. Они слагают около 70 % осадочного чехла континентов и около 15 % - океанов. Проблема генезиса глинистых минералов в корах выветривания, почвах, озерных и морских осадках, осадочных породах продолжает оставаться актуальной, несмотря на многочисленные исследования и дискуссии, посвященные данному вопросу.

Идея о взаимосвязи кристаллических структур минералов с условиями их образования, высказанная В.И. Вернадским (1923) и сформулированная А.Е. Ферсманом (1934), получила развитие в работах Н.В. Белова "Очерки по структурной минералогии" (1976) и "Основные этапы развития идей в кристаллографии" (1982). Высоко дисперсные слоистые силикаты, образующие не только однородные и периодические, но и смешанослойные структуры, промежуточные между разными минеральными видами с заключенными в них фрагментами переменного состава, могут фиксировать динамику кристаллохимических превращений в процессе взаимодействия минерала с изменяющейся средой и служить универсальным источником информации о физико-химических обстановках выветривания, переносе вещества, седиментации и постседиментационных преобразованиях осадочных толщ. Одним из определяющих, но крайне малоизученных факторов формирования осадочных отложений является климат (Страхов, 1962; Милло, 1968; Chamley, 1989; Velde, 1995). Поиск минералогических и кристаллохимических индикаторов изменений палеоклимата и эволюции водосборных бассейнов в летописях глубоководных осадков древних озер крупных материков - чрезвычайно актуальная проблема в связи с катастрофической неопределенностью как краткосрочного, так и долговременного климатических прогнозов планетарного характера и их последствий из-за ощутимого недостатка достоверных данных о климате прошлого.

Высокая планка в решении проблем структурного типоморфизма слоистых силикатов была задана российскими учеными - В.А. Дрицем, А.Г. Коссовской, Б.Б. Звягиным, а также зарубежными - Я. Шродоном, Д. Еберлом и др. Ведущая роль в идентификации, кристаллохимической типизации, изучении тонких особенностей реальной структуры высокодисперсных глинистых минералов, образующих, как правило, парагенетические ассоциации в многокомпонентных системах, принадлежит рентгеновской порошковой дифрактометрии, которая все в большей степени приобретает структурно-кристаллохимический аспект, в связи с чем, возникает потребность во все более глубоких теоретических и методических разработках.

Цель работы

Развитие методов рентгеновского дифракционного анализа высокодисперсных слоистых силикатов, выявление типоморфного значения ассоциаций, реальной структуры глинистых минералов в осадочных разрезах, корах выветривания и продуктах их переотложения.

Задачи исследований:

3. Поиск палеоклиматических сигналов в ассоциациях, кристаллохимических и структурных характеристиках глинистых минералов глубоководных осадков древних озер с непрерывным осадконакоплением для реконструкции обстановок выветривания в водосборных бассейнах и их эволюции.

Фактический материал и методы исследований

В основу диссертации положены результаты исследований, полученные автором за последние 25 лет в лаборатории структурных методов анализа Аналитического центра ОИГГМ СО РАН. Коллекция каменного материала была предоставлена рядом институтов СО РАН. В нее вошел материал каолиновых кор выветривания и продуктов их переотложения (около 300 образцов), собранный в разные годы коллективом лаборатории редких элементов и экогехимии Института геологии СО РАН (г. Новосибирск). Более 300 уникальных образцов осадков озера Байкал голоцен-плиоценового возраста, вскрытых кернами глубоководного бурения BDP-93 и BDP-96 в рамках международного проекта "Baikal Drilling Project", переданы Институтом геохимии СО РАН (г. Иркутск). Образцы голоцен-плейстоценовых донных осадков озера Хубсугул (Монголия), полученные в рамках интеграционного проекта СО РАН "Озеро Хубсугул - летопись внутриконтинетальных тектонических, вулканических и климатических событий кайнозоя", предоставлены Институтом геохимии и Институтом геологии СО РАН (56 образцов). Образцы терригенных нижнеюрских осадочных пород Западно-Сибирской плиты (40 образцов) получены от Института геологии нефти и газа СО РАН (г. Новосибирск). Эксперименты по синтезу серпентиновых минералов по глинистым матрицам проводились совместно с сотрудниками Института геологии СО РАН (30 образцов). В общей сложности проанализировано более 700 образцов глинистого вещества (в том числе тонких гранулометрических фракций и мономинеральных образований) кор выветривания, озерных осадков и осадочных пород.

В работе использовался комплекс физико-химических методов, среди которых базовый - рентгеновская порошковая дифрактометрия. Авторский метод моделирования XRD профилей слоистых силикатов позволил проводить их дифференциальную диагностику, определять количественные соотношения и кристаллохимические характеристики в поликомпонентных образцах глинистых пород. Для определения структурной упорядоченности и политипии слоистых силикатов применялся метод косых рентгеновских текстур, для установления параметров субмикроскопической структуры -метод гармонического анализа профилей дифракционных линий. Информация о кристалломорфологических особенностях глинистых минералов была получена с помощью электронной микроскопии просвечивающего и растрового типов с применением метода вакуумного декорирования золотом. Для определения структурной упорядоченности каолинитов и уточнения фазового состава глинистых отложений широко использовалась ИК-спектроскопия, в том числе была поставлена методика количественного ИКС-анализа ряда неслоистых компонентов озерных осадков. Динамика преобразований слоистых минералов в процессах выветривания прослежена методом термогравиметрии. Определение элементного и микроэлементного состава образцов проводилось методами рентгенофлуоресцентного анализа, атомной абсорбции и др.

Защищаемые положения

1. Разработан метод математического моделирования рентгеновских дифракционных профилей глинистых минералов, в том числе смешанослойных образований, базирующийся на расчете интерференционной функции от одномерно-неупорядоченных кристаллов конечной толщины, анализе соответствия теоретического и экспериментального профилей и процедурах оптимизации модельных параметров быстрыми алгоритмами нелинейного программирования. Метод является эффективным инструментом диагностики, определения кристаллохимических и структурных характеристик, количественных соотношений слоистых фаз в многокомпонентных глинистых породах.

2. Структурная упорядоченность каолинита служит критерием его генезиса. Структурные характеристики каолинита в корах выветривания гумидного типа определяются составом материнских пород, степенью зрелости элювия, структурным состоянием выветривающихся минералов, наличием стадийных слоистых фаз. Различная природа дефектов (слоевые, межслоевые) в структуре каолинита позволяет разграничивать несмещенный элювий и продукты ближнего переотложения, выявлять его типоморфные связи с перекрывающими породами.

3. Галлуазит является продуктом выветривания пород основного состава, его ограниченное формирование в элювии гранитов связано с интенсивным выносом щелочных катионов. Установлено широкое развитие диккита по каолинитовой матрице при катагенезе терригенных осадочных толщ Западно-Сибирской плиты. Его отличительным признаком является менее совершенная структура в сравнении с диккитами гидротермального генезиса.

4. Ассоциации, кристаллохимия и структура глинистых минералов в осадочных летописях древних озер Байкал и Хубсугул являются индикаторами условий выветривания в их водосборных бассейнах, представительных для Внутренней Азии. Основные носители информации о палеоклимате/выветривании - высоко дисперсные слоистые силикаты: смешанослойный иллит-смектит (концентрация смектитовых слоев в структуре) и иллит. Минеральный состав осадков озера Хубсугул демонстрирует более четкую, чем на Байкале, реакцию на палеоклиматические события в регионе.

Научная новизна

Предложен эффективный метод моделирования сложных рентгеновских дифракционных профилей глинистых минералов, включая смешанослойные образования, позволяющий проводить их дифференциальную диагностику в многокомпонентных системах, выявлять особенности реальной структуры и определять количественные соотношения между ними. Метод отвечает мировому уровню исследований в области рентгеноструктурного анализа слоистых силикатов и может быть использован для их корректной идентификации в самых разнообразных глинистых породах.

Систематическое изучение структурной упорядоченности и характеристик субмикроскопической структуры каолинита в профилях выветривания показало, что совершенные каолиниты образуются при прямом замещении калиевых полевых шпатов в элювии кислых пород. Позиционное распределение Si и А1 в структуре калиевых полевых шпатов играет важную роль в характере новообразований: по микроклину развивается каолинит, по ортоклазу - наряду с каолинитом в значительных количествах образуется иллит. Наличие стадийных слоистых минералов приводит к формированию каолинитов с несовершенной структурой.

Впервые установлено широкое развитие диккита по каолинитовой матрице в процессе катагенеза осадочных терригенных отложений ЗападноСибирской плиты. Показано, что его образование приурочено к крупным гранулометрическим разностям пород (песчаникам и гравелитам). Диккит из осадочных пород характеризуется более низкой структурной упорядоченностью в сравнении с диккитом гидротермального генезиса.

Практическая значимость

Метод моделирования сложных дифракционных профилей слоистых силикатов в поликомпонентных системах дает возможность надежно идентифицировать индивидуальные фазы минералов, включая смешанослойные образования, проводить их кристаллохимическую типизацию, устанавливать количественные соотношения между ними в осадочных отложениях различного генезиса. Созданы алгоритмы и программы, обеспечивающие расчет порошковых дифракционных спектров.

Результаты изучения минералообразования в корах выветривания каолинового типа углубляют знания о закономерностях формирования глинистого вещества на континенте. Различия в природе структурных дефектов каолинита позволяют расчленять элювиальные и переотложенные продукты выветривания, когда их литологическая корреляция затруднена, и устанавливать генетические связи между корой выветривания, перекрывающими и близко залегающими породами.

Образование диккита по каолинитовой матрице в нижнеюрских терригенных отложениях Западно-Сибирской плиты в крупных гранулометрических разностях, приводящее к увеличению вторичного порового пространства и улучшению коллекторских свойств пород, является важным критерием поиска зон улучшенных коллекторов.

Предлагаемые методические приемы подготовки байкальских и хубсугульских осадков к XRD-анализу могут использоваться и для других континентальных разрезов, также как и подходы к количественному определению методом ИК-спектроскопии ряда неглинистых компонентов осадков озер, а именно биогенного кремнезема, кварца, полевых шпатов, карбонатов.

Ассоциации глинистых минералов осадков озер Байкал и Хубсугул, их состав, кристаллохимические особенности являются не только дополнительным, но и вполне самостоятельным критерием в палеоклиматических построениях, уточняющим высокоразрешающую голоцен-плейстоценовую летопись на территории Сибири.

Личный вклад

Приведенные в диссертации результаты получены самим автором либо при его непосредственном участии, либо под его руководством. Соискателю принадлежит постановка темы и задач работы. Автором просмотрен керновый материал, отобраны монофракции исходных минералов и продуктов их преобразования, проведены методические работы по выбору оптимальной техники подготовки проб к XRD-анализу, рентгеновские определения выполнены соискателем лично. Автор непосредственно занимался разработкой алгоритма метода моделирования сложных рентгеновских дифракционных профилей глинистых минералов в многокомпонентных системах, а также принимал участие в создании комплекса вычислительных программ. С его участием разработана методика ИК-спектроскопического количественного определения ряда неслоистых компонентов осадков. Анализ и обобщение результатов, полученных совместно с соавторами основных публикаций по теме диссертации, оценка типоморфного значения ассоциаций, кристаллохимических и структурных особенностей глинистых минералов, формулировка выводов выполнены автором самостоятельно.

Апробация работы и публикации

Исследования проводились в соответствии с планами НИР ОИГГМ СО РАН по Приоритетному направлению СО РАН № 28 по проектам "Разработка и освоение комплекса новых методов структурного, элементного и изотопного анализа геологических объектов и компонентов окружающей среды", "Структурные методы в решении проблем палеореконструкций и техногенного загрязнения окружающей среды", "Эволюция климата и природной среды Северной и Центральной Азии в позднем кайнозое и устойчивость экогеосистем", а также в рамках международных проектов "Baikal Drilling Project" и "Hovsgol Drilling Project". Отдельные этапы работы были поддержаны грантами РФФИ (руководитель): № 96-05-65943, № 99-0564694, № 02-05-64504 и № 05-05-64681, а также Интеграционными проектами СО РАН № 62 и № 121. Результаты исследований в течение ряда лет включались в перечень важнейших научных достижений Института: "Основные результаты научно-исследовательских работ ОИГГМ СО РАН по приоритетным направлениям фундаментальных исследований" (Новосибирск, 2000, 2001, 2003-2005). Статьи по материалам диссертации побеждали в конкурсах научных публикаций ОИГГМ в 2003 и 2004 гг. (2 и 3-е места).

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на совещаниях и конференциях: "Закономерности эволюции Земной коры" (СПб., 1996); "Спектроскопия, рентгенография и кристаллохимия" (Казань, 1997); II и Ш Нац. конф. по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов (Дубна, 1997, Москва, 2001); 6th European Powder Diffraction Conference "EPDIC-6". (Budapest, Hungary, 1998); Eighteenth European Crystallographic Meeting "ECM-18" (Praha, Czech Republic, 1998); I, II и III Нац. кристаллохим. конф. (Черноголовка, 1998, 2000, 2003); Conf. of the European Clay Groups Association "EUROCLAY-1999" (Krakow, Poland, 1999), Session of European Union of Geoscience "EUG-10" (Strasbourg, France, 1999); XIV Междунар. совещ. по рентгенографии минералов (СПб., 1999); IX съезд МО РАН "Минералогическое общество и минералогическая наука на пороге XXI века" (СПб., 1999); VI Конф. "Аналитика Сибири и Дальнего Востока" (Новосибирск, 2000); IX Междунар. конф. по термобарогеохимии (Александров, 1999); Intern. Conf. "Crystallogenesis and mineralogy" (S.- Petersburg, 2001); Конф. "Фундаментальные проблемы геологии и тектоники Северной Евразии" (Новосибирск, 2001); Intern. Workshop for the Baikal & Hovsgol Drilling Project (Ulaanbaatar, Mongolia, 2002); IV и V Междунар. симп. "Минералогические музеи" (СПб., 2002, 2005); Всерос. науч. конф. "Геология, геохимия и геофизика на рубеже XX и XXI веков" (Иркутск, 2002); XV Междунар. совещ.

Рентгенография и кристаллохимия минералов" (СПб., 2003); Intern. Symp. "Environmental Change in Central Asia - Climate-Geodynamics-Evolution-Human Impact" (Berlin, 2003); XVIINQUA Congress (Reno, Nevada USA, 2003); Third Intern. Conf. "Environmental Change in Central Asia"(Ulaanbaatar, Mongolia, 2005); Выездная Сессия комиссии по кристаллохимии и рентгенографии минералов "Новое в кристаллохимии и рентгенографии минералов" (Новосибирск, 2005).

Фактический материал и основные выводы диссертации изложены в 39 публикациях в отечественных и зарубежных изданиях, одной монографии (в соавторстве), а также в отчетах по проектам РФФИ и интеграционным проектам СО РАН.

Структура и объем работы

Работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы из 357 наименований. Полный объем диссертации - 326 страниц, включая 101 рисунок и 50 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Минералогия, кристаллография", Солотчина, Эмилия Павловна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Главным результатом выполненных исследований является развитие метода рентгеноструктурного анализа высокодисперсных слоистых силикатов. Разработан модельный подход к расшифровке рентгеновских дифракционных профилей глинистых минералов в поликомпонентных системах. На основе усовершенствованных и оригинальных алгоритмов создан комплекс программ, обеспечивающий дифференциальную диагностику глинистых минералов, определение их кристаллохимических и структурных особенностей, а также количественных соотношений. Предложенный метод моделирования предусматривает корректную идентификацию смешанослойных минералов (определение типа слоев, их количество, мотив переслаивания), что является наиболее сложной, но совершенно необходимой составляющей программного обеспечения, в связи с широкой распространенностью этих образований в природе.

Образование диккита в нижнеюрских терригенных осадочных отложениях Западно-Сибирской плиты обусловлено процессами катагенеза и приурочено к крупным гранулометрическим разностям - песчаникам и гравелитам. Диккит развивается по каолинитовой матрице и имеет более низкую структурную упорядоченность в сравнении с диккитом гидротермального генезиса.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора геолого-минералогических наук, Солотчина, Эмилия Павловна, Новосибирск

1. Алтунбаев В.Х., Самарина А.В. Характеристика донных отложений Хубсугула // Природные условия и ресурсы Прихубсугулья (МНР). Тр. Советско-Монгольской комплексной Хубсугульской экспедиции. Вып. 5. Иркутск Улан-Батор, 1977. С. 80-90.

2. Архипенко Д.К., Солотчина Э.П., Ковалева Л.Т., Корнева Т.А. Новые данные о структурной трансформации хлоритов при температурной обработке // Рентгенография и молекулярная спектроскопия минералов. Новосибирск: Наука, 1985. С. 46-58.

3. Атлас озера Хубсугул. М.: ГУГК, 1989. 119 с.

4. Бабушкин А.А., Бажулин П.А., Королев Ф.А., Левшин Л.В., Прокофьев В.К., Стриганов А.Р. Методы спектрального анализа. Под ред. Левшина В.Л. М: Изд-во Московского университета, 1962. 509 с.

5. Белов Н.В. Очерки по структурной минералогии. М.: Недра, 1976.344 с.

6. Белов Н.В. Основные этапы развития идей в кристаллографии // Потоки идей и закономерности развития естествознания. Под ред. Елисеевой Э.Н., Сачковой Ю.В. Белова Н.В. Ленинград, 1982. С. 159-172.

7. Бергер М.Г., Ремизов В.И. Структурные особенности некоторых каолинитов коры выветривания и вопросы методики их определения // Конституция и свойства минералов. 1974. Вып. 2. С. 22-30.

8. Бриндли Г.В. Каолиновые, серпентиновые и родственные им минералы // Рентгеновские методы изучения и структура глинистых минералов. Под ред. Брауна Г. М.: Мир, 1965. С. 70-163.

9. Бучинская Н.И. Кора выветривания пород Волынского габбро-анортозитового массива // Коры выветривания на территории УССР. Ч. 1. Киев: Наукова думка, 1971. С. 125-152.

10. Васильковский Н.П. Геологическое строение долины реки Ангрен. Ташкент: Фан, 1941. 22 с.

11. Велинский В.В. О возможной природе альпинотипных гипербазитов литосферы // Геология и геофизика. 1987. № 12. С. 3-13.

12. Велинский В.В., Лоскутов И.Ю., Солотчина Э.П., Хомякова Т.А. Гидротермальный синтез серпентина в системе каолинит морская вода // Геология и геофизика. 1989а. № 3. С. 80-88

13. Велинский В.В., Лоскутов И.Ю., Солотчина Э.П., Хомякова Т.А. Гидротермальный синтез серпентина в системе монтмориллонит -морская вода // Геология и геофизика. 19896. № 6. С. 68-75

14. Вернадский В.И. История минералов земной коры. Пг.: Науч. хим.-тех. изд-во, 1923. Т. 1. Вып. 1.208 с.

15. Вернадский В.И. Избранные сочинения. Т. 4. Кн. 1. 1959. С.19-20.

16. Викулова М.Ф., Звягин Б.Б. Влияние условий образования глинистых пород на развитие и изменение структурных особенностей глинистых минералов // Советская Геология. 1965. № 5. С. 24-37.

17. Волкова С.А., Горбачев Б.Ф., Кринари Г.А. Применение метода «косых рентгеновских текстур» для исследования структурных особенностей каолинитов // Рентгенография минерального сырья и реальное строение минералов. М.: Наука, 1978. С. 14-27.

18. Вопросы геологии и минералогии слюд. Под ред. Петровой В.П. М.: Мир, 1965. 275 с.

19. Гавшин В.М., Щербов Б.Л., Бобров Б.А., Солотчина Э.П., Сухорукое Ф.В., Мельгунов М.С. Поведение микроэлементов в процессе формирования профиля выветривания на гранитах // Геология и геофизика. 1997. Т. 38. № 7. С. 1228-1239.

20. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. М.: Мир, 1981.509 с.

21. Гинзбург И.И. Кора выветривания, ее диагностические признаки и ее значение в фациальном анализе // Методы изучения осадочных пород. М.: Госгеолтехиздат, 1957. Т. 2. С. 319-348.

22. Гинзбург И.И., Рукавишникова И.А. Минералы древней коры выветривания Урала. М.: Изд-во АН СССР, 1951. 715 с.

23. Гинье А. Рентгенография кристаллов. М.: Гос. изд-во физ.-мат. лит-ры, 1961.604 с.

24. Гладенков Ю.Б. Морской кайнозой северных районов. М.: Наука, 1978. 194с.

25. Годовиков А.А. Минералогия. М.: Недра, 1975. 519 с.

26. Голдырев Г.С. Осадкообразование и четвертичная история озера Байкал. Новосибирск: Наука, 1982. 181 с.

27. Голдырев Г.С. Осадкообразование и четвертичная история озера Байкал. Новосибирск: Наука, 1982. 181 с.

28. Голубев В.А. Плотные глины в верхнем слое донных отложений озера Хубсугул (МНР) //Докл. РАН. 1992. Т. 324. № 5. С. 1091-1095.

29. Гранина Л.З., Грачев М.А., Карабанов Е.Б. Аккумуляция биогенного кремнезема в донных отложениях Байкала // Геология и геофизика. 1993. Т. 34. № 10-11. С. 149-159.

30. Грим Р.Е. Минералогия глин. М.: Из-во иностр. лит-ры, 1959. 452с.

31. Дейк Р., Вебстер Д., Каллендер Э. Изменение осадков и аутигенная минералогия по колонкам 307 Р, 307 А-3 на Академическом хребте озера Байкал // Геология и геофизика. 1993. Т. 34. № 10-11. С. 160173.

32. Додатко А.Д. Эпохи корообразования на Украинском щите и некоторые данные об эволюции процессов выветривания // Кора выветривания и гипергенное рудообразование. М.: Наука, 1977. С. 60-66.

33. Дриц В.А., Каменева М.Ю., Сахаров В.А., Дайняк Л.Г., Ципурский С.И., Смоляр Б.Б., Букин А.С., Салынь А.И. Проблемы определения реальной структуры глауконитов и родственных тонкодисперсных филлосиликатов. Новосибирск: Наука, 1993. 200 с.

34. Дриц В.А., Катаев А.А. Рентгенографическое изучение монокристалла каолинита // Кристаллография. 1960. Т. 5. Вып. 2. С. 224-227.

35. Дриц В.А., Коссовская А.Г. Геокристаллохимия породообразующих диоктаэдрических смектитов // Литология и полезные ископаемые. 1980.№ i.e. 84-114.

36. Дриц В.А., Коссовская А.Г. Глинистые минералы: смектиты, смешанослойные образования. М.: Наука, 1990. 214 с.

37. Дриц В.А., Коссовская А.Г. Глинистые минералы: слюды, хлориты. М.: Наука, 1991. 175 с.

38. Дриц В.А., Коссовская А.Г. Смектиты индикаторы геологических обстановок континентов и океанов // Генезис осадков и фундаментальные проблемы литологии. М.: Наука, 1989. С. 7-37.

39. Дриц В.А., Сахаров Б.А. Рентгеноструктурный анализ смешанослойных минералов. М.: Наука, 1976. 256 с.

40. Дриц В.А., Сахаров Б.А., Плансон А., Бен Браим Дж. Распределение слоев в смешанослойных кристаллах одинакового состава // Кристаллография. 1984. Т. 29. Вып. 2. С. 350-355.

41. Дымченко Н.П., Шишлянникова J1.M., Ярославцева Н.Н. К расчету блочности и микродеформаций поликристаллов методом гармонического анализа с использованием ЭВМ // Аппаратура и методы рентгеновского анализа. 1974. Вып. 15. С. 46-53.

42. Звягин Б.Б. Электронографическое определение структуры каолинита // Кристаллография. 1960. Т. 5. Вып. 1. С. 40-50.

43. Звягин Б.Б. Электронография и структурная кристаллография глинистых минералов. М.: Наука, 1964. 281 с.

44. Звягин Б.Б., Берхин С.И., Горшков А.И. Структурные особенности галлуазита по данным дифракции рентгеновских лучей и электронов // Рентгенография минерального сырья. М.: Недра, 1966. Вып.5. С. 69-94.

45. Звягин Б.Б., Жухлистов А.П., Сидоренко О.В., Соболева С.В. Типоморфное значение особенностей кристаллических структур минералов // Высоковольтная электронография в исследовании слоистых минералов. М.: Наука, 1979. С. 195-215.

46. Золотарев А.Г., Сульдин В.А., Кулаков B.C. Структура и современные движения Хубсугульской впадины // Природные условия и ресурсы Прихубсугулья. Иркутск, 1981. С. 20-30.

47. Зубков М.Ю., Дворак С.В., Романов А.Е., Чухланцева ВЛ. Гидротермальные процессы в Шеркалинской пачке Таллинского месторождения (Западная Сибирь) // Литология и полезные ископаемые. 1991. № 3. С. 122-132.

48. Иванова В.П., Касатов Б.К., Красавина Т.Н., Розинова Е.Л. Термический анализ минералов и горных пород. Л.: Недра, 1974. 399 с.

49. История озера Бива (Япония): Развитие озера Бива на основе изучения керна 1400-метровой скважины. Под ред. Хорие Ш., Кузьмина М. Новосибирск: Наука, 1993. 302 с.

50. Каган А.С., Сновндов В.М. Анализ формы рентгеновской дифракционной линии методом моментов // Журн. теор. физики. 1964. № 34. С. 759761.

51. Каган А.С. К анализу формы дифракционных линий методом моментов // Кристаллография. 1971. Т. 16. С. 696-701.

52. Казанский Ю.П., Казарбин В.В., Солотчина Э.П., Вакуленко Л.Г., Злобина О.Н., Фомин А.Н. Литология коллекторов Талинского нефтяного месторождения (Западная Сибирь) // Геология и геофизика. 1993. Т. 34. №5. С. 22-32.

53. Карабанов Е.Б. Геологическое строение осадочной толщи озера Байкал и реконструкции изменений климата Центральной Азии в позднем кайнозое // Автореф. дис. . докт. геол.-мин. наук. М.: Ин-т литосферы РАН, 1999. 72 с.

54. Кашик С.А., Ломоносова Т.К., Фнлева Т.С. Генетические типы глинистых минералов в донных отложениях южной котловины озера Байкал // Геология и геофизика. 2001. Т.42. № 1-2.С.164-174.

55. Кашик С.А., Мазилов В.Н. Литология четвертичных отложений в разрезе глубокой скважины в акватории озера Байкал // Литология и полезные ископаемые. 1997. № 5. С. 484-491.

56. Келлер У.Д. Основы химического выветривания // Геохимия литогенеза. М.: ИЛ, 1973. С. 85-195.

57. Князева Л.М. Осадконакопление в озерах гумидной зоны СССР, Южный Байкал // Осадконакопление в современных водоемах. Под ред. Белянкиной Д.С. и Безруковой П.Л. М.: Изд-во АН СССР, 1954. С. 180-263.

58. Коллектив исполнителей Байкальского бурового проекта. Результаты бурения первой скважины на озере Байкал в районе Бугульдейской перемычки // Геология и геофизика. 1995. Т. 36. № 2. С. 3-32.

59. Коллектив участников проекта "Байкал-бурение". Непрерывная запись климатических изменений в отложениях озера Байкал за последние 5 миллионов лет// Геология и геофизика. 1998. Т. 39. № 2. С. 139-156.

60. Коллектив участников проекта "Байкал-бурение". Позднекайнозойская палеоклиматическая запись в осадках озера Байкал (по результатам исследования 600-метрового керна глубоководного бурения) // Геология и геофизика. 2000. Т. 41. № 1. С. 3-32.

61. Колман С.М., Купцов В.М., Джойнс Г.А. Картер С.Дж. Радиоуглеродное датирование байкальских осадков // Геология и геофизика. 1993. Т. 34. № 10-11. С. 68-77.

62. Конторович А.Э., Солотчина Э.П., Казанский Ю.П., Казарбин В.В. Диккит в нижнеюрских отложениях Талинской зоны нефтегазонакопления (Западная Сибирь) // Докл. РАН. 19956. Т. 342. № 3. С. 350-353.

63. Конторович А.Э., Солотчина Э.П., Солотчин П.А., Злобина О.Н. О происхождении диккита в нижнеюрских терригенных отложениях Межовского свода (юго-восток Западно-Сибирской плиты) // Докл. РАН. 1997. Т. 353. № 5. С. 649-651.

64. Конторович А.Э., Трофимук А.А. К методике изучения истории залежей нефти и газа // Геология нефти и газа. 1973. № 7. С. 18-24.

65. Коссовская А.Г. Геокристаллохимия в решении проблем литологии // Кристаллохимия минералов и геологические проблемы. М.: Наука, 1975. С. 7-18.

66. Коссовская А.Г. Проблемы геоминералогии // Литология в исследованиях Геологического института АН СССР. М.: Наука, 1980. С. 110-158.

67. Коссовская А.Г., Дриц В.А. Вопросы кристаллохимической и генетической классификации слюдистых минералов осадочных пород // Эпигенез и его минеральные индикаторы. Тр. ГИН АН СССР. Вып. 221. М.: Наука, 1971а. С.71-95.

68. Коссовская А.Г., Дриц В.А. Кристаллохимия диоктаэдрических слюд, хлоритов и корренситов как индикаторов геологических обстановок // Кристаллохимия минералов и геологические проблемы. М.: Наука, 1975. С. 60-69.

69. Коссовская А.Г., Дриц В.А., Соколова Т.Н. О специфике формирования глинистых минералов в разных фациально-климатических обстановках / Эпигенез и его минеральные индикаторы. Тр. ГИН АН СССР. Вып. 221. М.: Наука, 19716. С. 35-54.

70. Коссовская А.Г., Шутов В.Д. Проблемы эпигенеза. // Эпигенез и его минеральные индикаторы. Тр. ГИН АН СССР. Вып. 221. М.: Наука, 1971в. С. 9-34.

71. Котельников Д.Д., Конюхов А.И. Глинистые минералы осадочных пород. М.: Недра, 1986. 247 с.

72. Кринари Г.А. О возможностях использования ориентированных препаратов для регистрации небазальных рентгеновских отражений в тонкодисперсных слоистых силикатах // Кристаллохимия минералов и геологические проблемы. М.: Наука, 1975. С. 132-138.

73. Кринари Г.А., Архипова Н.И., Сабирова Н.Ю. Рентгенографическая типизация дефектов кристаллической структуры каолинита с различной генетической природой // Проблемы генетической информации в минералогии. Сыктывкар. 1980. С. 119-120.

74. Крылов В.Д. К методике расчета микродеформаций и размеров блоков когерентного рассеяния рентгеновских лучей при гармоническом анализе формы интерференционных линий рентгенограмм поликристаллов // Кристаллография. 1959. Т. 4. Вып. 4. С. 627-634.

75. Крылов В.Д., Гуркова С.Н., Бабалин И.Е. Гармонический анализ профилей интенсивности рентгеновских интерференций и выделение компонентов дублета // Кристаллография. 1972. Т. 17. Вып. 2. С. 264268.

76. Кузнецов В. А., Васильев В.И. Месторождения карбоната о-киноварного типа // Геология и генезис ртутных месторождений Алтае-Саянской области. Под ред. Кузнецова В.А. Новосибирск. 1978. С. 47-55.

77. Куковский Е.Г. Превращения слоистых силикатов. Киев: Наукова думка, 1973. 103 с.

78. Куковский Е.Г. Слоистые силикаты в процессах минералообразования // Проблемы кристаллохимии и генезиса минералов. JL: Наука, 1983. С. 47-51.

79. Куковский Е.Г., Мовчан Н.П., Островская А.Б., Пластинина М.А., Шпигун

80. A.А. Федоренко Ю.Г., Злобенко Б.П., Кадошников В.М., Ячменев

81. B.Е., Куркина Э.Б., Остапенко Г.Т., Рахмангулова Д.З. Структурные превращения минералов. Под ред. Куковского Е.Г. Киев: Наукова думка. 1984. 120 с.

82. Ладейщиков Н.Н. О структуре и динамике климата крупных озер и водохранилищ (на примере Байкала) // Круговорот вещества и энергии в озерах и водохранилищах. Лиственичное-на-Байкале. 1973.1. C. 27-29.

83. Лазарев А. Н. Колебательные спектры и строение силикатов. Л.: Наука, 1968. 345 с.

84. Лисицын А.П. Литология литосферных плит // Геология и геофизика. 2001. Т. 42. № 4. С. 522-559.

85. Лисицын А.П., Мурдмаа И.О., Серова В.В. Минеральный состав терригенного материала кернов бурения // Геологическая история океана. М.: Наука, 1979. С. 198-205.

86. Лисицына Н.А. Поступление осадочного материала в океан из кор выветривания разных климатических зон // Проблемы литологии и геохимии осадочных пород и руд. М.: Наука, 1975. С. 67-84.

87. Литвиновский Б.А., Занвилевич А.Н., Алакшин А.Н., Подладчиков Ю.Ю. Ангаро-Витимский батолит крупнейший гранитоидный плутон. Новосибирск: Наука, 1993. 143 с.

88. Логвиненко Н.В., Орлова Л.В. Образование и изменение осадочных пород. Л.: Недра, 1987. 234 с.

89. Ломоносов И.С., Антипин B.C., Ломоносова Т.К., Гапон А.Е. Сопоставление состава и геохимических особенностей коренных пород и твердого стока крупных рек водосборного бассейна озера Байкал // Геология и геофизика. 2001. Т. 42. № 1-2. С. 278-297.

90. Лукин А.Е., Гарипов О.М. Литогенез и нефтеносность юрских терригенных отложений среднеширотного Приобья // Литология и полезные ископаемые. 1994. № 5. С. 65-85.

91. Макрыгина В.А., Петрова З.И., Гантимурова Т.П. Сравнительная геохимия пород сарминской серии и метасоматитов зоны приморского разлома (Западное Прибайкалье) // Геохимия. 2000. № 2. С. 131-146.

92. Малолетко A.M. О возрасте коры выветривания Салаирского кряжа // Кора выветривания. Вып. 5. М.: Изд-во АН СССР, 1963. С. 326-332.

93. Милло Ж. Геология глин. Л.: Недра, 1968. 359 с.

94. Минералы. Справочник. Под ред. Чухрова Ф.В. М.: Наука, 1992. Т. 4. Вып. 1.С. 62-87.

95. Михайлов Н.П., Иняхин М.В., Ляпичев Г.Ф., Москалева В.Н., Орлова М.П., Семенов Ю.Л., Шарков Е.В. Петрография Центрального Казахстана. М.: Недра, 1971. Т. 2. 359 с.

96. Мюллер И., Вологина Е.Г., Штурм М. Распределение современных глинистых минералов как возможный индикатор источников осадковв северной котловине озера Байкал // Геология и геофизика. 2001. Т. 42. № 1-2. С. 157-163.

97. Нестерчук Н.И., Макарова Т.А., Федосеева А.Д. Гидротермальный синтез хризотила//Записки ВМО. 1966. Вт. сер. Вып. 1. Ч. 195. С. 75-79.

98. Никифорова К.В. Общепланетарные климатические колебания и их проявления на территории Северного полушария // Бюллютень Комиссии по изучению четвертичного периода. 1989. № 58. С. 37-48.

99. Никифорова К.В. О возрасте коры выветривания Центрального Казахстана // Кора выветривания. Вып. 2. М.: Изд-во АН СССР, 1956. С. 317-320.

100. Оллиер К. Выветривание. М.: Недра, 1987. 348 с.

101. Омельяненко Б.И., Воловикова И.М., Дриц В.А., Звягин Б.Б., Андреева О.В., Сахаров Б.А. О содержании понятия «серицит» // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1982. № 5. С. 69-87.

102. Палеоклиматы позднеледниковья и голоцена. Под ред. Хотинского Н.А. М.: Наука, 1989. 168 с.

103. Пампура В.Д., Кузьмин М.И., Гвоздков А.Н., Антипин B.C., Ломоносов И.С., Хаустов А.П. Геохимия современной седиментации оз. Байкал // Геология и геофизика. 1993. Т. 34. № 10-11. С. 52-67.

104. Петров В.П. Основы учения о древних корах выветривания. М.: Недра, 1967. 343 с.

105. Петров В.П., Рубанов И.В. Каолины Ангрена. Ташкент: Фан, 1960. 148 с.

106. Пластинина М.А., Куковский Е.Г. Степень совершенства структуры каолинитов по данным рентгенографии и ИК-спектроскопии // Минералогический журнал. 1979. Т. 1. № 2. С. 67-72.

107. Плюснина И.И. Инфракрасные спектры минералов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1977. 175 с.

108. Попов Н.Н., Федотов К.Н., Орлов В.М. Морская вода. М.: Наука, 1979. 237с.

109. Порай-Кошиц М.А. Практический курс рентгеноструктурного анализа. Т. 2. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1960. 632 с.

110. Прокопенко А.А., Карабанов Е. Б., Кузьмин М.И., Вильяме Д. Ф., Хурсевич Г.К. Кратковременные климатические события 130-70 тыс. лет назад в осадочной записи озера Байкал // Геология и геофизика. 2003а. Т. 44. № 7. С. 623-637.

111. Разумова В.Н. Кора выветривания северо-западной части Казахского нагорья // Кора выветривания. Вып. 2. М.: Изд-во АН СССР, 1956. С. 272-298.

112. Ратеев М.А. Глинистые минералы в донных осадках современных водоемов // Образование осадков в современных водоемах. Под ред. Белянкина Д.С., Безрукова П.Л. М.: Изд. АН СССР, 1954. С. 339-371.

113. Ратеев М.А. Закономерности размещения и генезис глинистых минералов в современных и древних морских бассейнах. М.: Наука, 1964. 287 с.

114. Русько Ю.А. Каолинизация и каолины Украинского щита. Киев: Наукова думка, 1976. 160 с.

115. Семашова И.Н. О процессах образования каолинитовых глин на примере Ангренского буроугольного месторождения // ДАН СССР. 1959. Т. 128. №2. С. 387-390.

116. Сердюк З.Я., Роенко Н.П. Минералогия глин коры выветривания Барлакского района (Новосибирская область) // Глины и глинистые минералы Сибири. Новосибирск: Наука, 1965. С. 77-80.

117. СмитА. Прикладная ИК-спектроскопия. М.: Мир, 1982. 327 с.

118. Соколова М.Ф. Синтез серпентиновых минералов при повышенных температурах и давлениях // Кристаллохимия минералов и геологические проблемы. М.: Наука, 1975. С. 154-161.

119. Соловьева Л.П., Цыбуля С.В., Заболотный В.А. "Поликристалл" система программ для структурных расчетов. Новосибирск: Ин-т катализа, 1988. 122 с.

120. Солотчин П.А., Солотчина Э.П., Столповская В.Н. Минералогия терригенных отложений нижнего тоара юго-востока Западной Сибири // Геология и геофизика. 2005. Т. 46. № 8. С. 833-843.

121. Солотчина Э.П., Каменева М.Ю., Василевский А.Н., Москвин В.И., Солотчин П.А. Структурное моделирование сложных дифракционных профилей иллит/смектитов из осадочных терригенных пород Западно-Сибирской плиты // Докл. РАН. 2000. Т. 370. № 4. С. 502-506.

122. Солотчина Э.П., Кузьмин М.И., Прокопенко А.А., Столповская В.Н., Солотчин П.А., Шульженко С.Г. Глинистые минералы и палеоклиматические сигналы в голоцен-плейстоценовых осадках озера Байкал//Докл. РАН. 2004. V. 398. № 3. С. 390-395.

123. Солотчина Э.П., Прокопенко А.А., Кузьмин М.И., Шульженко С.Г. Ассоциации, состав и структура глинистых минералов донных осадков озера Байкал (по данным моделирования рентгеновских дифракционных профилей) // Материалы XV Междунар. Совещ.

124. Рентгенография и кристаллохимия минералов». Санкт-Петербург, 20036. С. 139-141.

125. Солотчина Э.П. Столповская В.Н. Сухоруков Ф.В. Структурная упорядоченность каолинитов кор выветривания кислых пород // Рентгенография и молекулярная спектроскопия минералов. Новосибирск: Наука, 1985. С. 75-86.

126. Солотчина Э.П., Сухоруков Ф.В. О тонкой кристаллической структуре каолинитов коры выветривания на гранитах // ДАН СССР. 1979. Т. 244. № 4. с. 964-968.

127. Солотчина Э.П., Сухоруков Ф.В. Новообразованные минералы кор выветривания кислых и щелочных пород (по данным рентгенографии) // Молекулярная спектроскопия и рентгенография минералов. Новосибирск: Наука, 1981. С. 65-77.

128. Столповская В.Н., Солотчина Э.П., Жданова А.Н. Количественный анализ ряда компонентов донных осадков озер Байкал и Хубсугул (в связи спалеоклиматическими реконструкциями) // Геология и геофизика. 2006. Т.47. № 3 (в печати).

129. Страхов Н.М. Основы теории литогенеза. М.: Изд-во АН СССР, 1962. Т. 1. 212 с.

130. Таусон В.Л., Абрамович М.Г., Лобза Г.В. Цели и методы изучения тонкой структуры минералов//Геохимия. 1981. № И. С. 1694- 1703.

131. Тюрин Б.А. Геологическое и экономическое значение кор выветривания Казахстана и основные задачи их изучения // Вопросы геологии коры выветривания Казахстана. Вып. 1. Алма-Ата. 1972. С. 3-38.

132. Уоррен Б.И. Рентгенографическое изучение деформированных металлов // Успехи физики металлов. М.: Гос. наук.-тех. издат, 1963. Т. 5. С. 172238.

133. Ушатинский И.Н., Бабицын П.К., Киселева Ф.П. О дикките и накрите в отложениях мезозоя Западной Сибири // ДАН СССР. 1973. Т.209. № 3. С. 677-679.

134. Файзуллин В.А. Наложенная блоковая тектоника как фактор сохранности мезозойской коры выветривания и щелочные каолины Кокчетавской глыбы // Неметаллические полезные ископаемые коры выветривания. М.: Наука, 1977. С. 72-83.

135. Федотов А.П., Де Батист М., Шапрон Е., Де Райкер К., Паулс Т., Грачев М.А. Сейсмопрофилирование осадков озера Хубсугул // Докл. РАН. 2002. Т. 382. № 2. С. 261-263.

136. Ферсман А.Е. Геохимия. Л.: Госхимиздат, 1934. Т. 2. 354 с.

137. Финько В.И., Самотоин Н.Д., Пилоян Г.О. Вспучивание кристаллов диккита при дегидратации // Известия АН СССР. Сер. геол. 1985. № 11.С. 115-119.

138. Финько В.И., Чекин С.С., Самотоин Н.Д. Преобразование микроклина в каолинит при выветривании // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1972. № 7. С. 42-47.

139. Франк-Каменецкий В.А., Котов Н.В., Гойло Э.А. Трансформационные преобразования слоистых силикатов. Л.: Недра, 1983. 152 с.

140. Хории М., Сакаи X., Кашивайя К., Накамура Т., Каваи Т. Петромагнитный и гранулометрический анализы керна из скважин BDP-93 на основании возрастной модели по 14С датировкам и эктраполяции // Геология и геофизика. 2001. Т. 42. № 1-2. С. 175-185.

141. Чекин С.С. Кристаллогенез глинистых минералов. М.: Наука. 1984. 96 с.

142. Шаркина Э.В., Федоренко Ю.Г., Куковский Е.Г. О субмикроскопической структуре минералов // Мин. журн. 1980. № 5. Т.2. С. 44-52.

143. Шульженко С.Г., Солотчина Э.П., Горелик Т.Е. Состав и реальная структура глинистых минералов донных отложений озера Байкал //

144. Труды IX международной конференции по термобарогеохимии. Александров: ВНИИСИМС, 1999. С. 11-22.

145. Шурыгин Б.Н., Никитенко Б.Л., Ильина В.И., Москвин В.И. Проблемы стратиграфии нижней и средней юры юго-востока Западной Сибири // Геология и геофизика. 1995. Т. 36. № 11. С. 34-51.

146. Шутов В.Д., Александрова В.А., Лосиевская С.А. Генетическая интепретация полиморфизма минералов каолинитовой группы в осадочных породах // Физические методы исследования минералов осадочных пород. М.: Наука, 1966. С. 109-122.

147. Щербов Б.Л., Солотчина Э.П., Сухоруков Ф.В. Бор в продуктах ближнего переотложения каолиновых кор выветривания. Под ред. Гавшина В.М. Новосибирск: Труды ИГиГ СО АН СССР, 1985. 139 с.

148. Эльянов М.Д., Додатко А.Д. Обзор изученности коры выветривания кристаллических пород Украинского щита // Коры выветривания на территории УССР. 4.1. Киев: Наукова думка, 1971. С. 23-42.

149. Altaner S.P., Bethke С.М. Interlayer order in illite/smectite // American Mineralogist. 1988. V. 73. P. 766-774.

150. Altaner S.P., Ylagan R.F. Comparison of structural models of mixed-layer illite/smectite and reaction mechanisms of smectite illitization // Clays and Clay Minerals. 1997. V. 45. P. 517-533.

151. Bailey S.W. Polymorphism of the kaolin minerals // American Mineralogist. 1963. V.48.P. 1196-1209.

152. Bailey S.W. Structures of layer silicates // Crystal structures of clay minerals and their X-ray identification. -. Brindley G.W, Brown G., eds. London: Miner. Soc. Monograph. No. 5. 1980. P. 1-123.

153. Bailey S.W., Brindley G.W., Fanning D.S., Kodama H. Martin R.T. Report of the Clay Minerals Society Nomenclature Committee for 1982 and 1983 // Clays and Clay Minerals. 1984. V. 32. P. 239-240.

154. Barrios J., Planson A., Gruz M. J., Tchoubar C. Qualitative and quantitative study of stacking faults in a hydrazine treated kaolinite relationship with the infrared spectra// Clays and Clay Minerals. 1977. V. 25, No 6. P. 422-429.

155. Bassinot F.C., Labeyrie L.D., Vincent E., Quidelleur X., Shackleton N.J., Lancelot Y. The astronomical theory of climate and the age of the Brunhes-Matuyama magnetic reversal // Earth Planet Sci. Lett. 1994. V. 126. P. 91-108.

156. BDP-Members. Preliminary results of the first drilling on Lake Baikal, Buguldeika site, southeastern Siberia // Quarter. International. 1997a. V. 37. No 1. P. 3-17.

157. BDP-Members. Continuoous paleoklimate record of last 5 Ma from Lake Baikal, Siberia // EOS American Geophysical Union. Transactions. 1997b. V. 78. P. 597-604.

158. Bell Т.Е. Microstructure in mixed-layer illite-smectite and its relationship to the reaction of smectite to illite // Clays and Clay Minerals. 1986. V. 34. P. 146-154.

159. Berger A., Loutre V.F. Insolation values for the climate of the last 10 million years // Quater. Sci. Rev. 1991.V. 10. P. 297-317.

160. Berkhaut V., Singler A., Stahr K. Palagonite reconsidered: paracrystalline illite-smectites from regoliths on basic pyroclastics // Clays and Clay Minerals. V. 42. P. 582-592.

161. Bertaux J., Frohlich F., Ildefonse Ph. Multicomponent analysis of FTIR spectra: quantification of amorphous and crystallized mineral phases in synthetic and natural sediments // J. Sediment. Res. V. 68. No 3. P. 440-447.

162. Bethke C.M., Altaner S.P. Layer-by-layer mechanism of smectite illitisation and application to a new rare law // Clays and Clay Minerals. 1986a. V. 34. P. 136-145.

163. Bethke C.M., Reynolds R.C., Jr. Recursive method for determining frequency factors in interstratified clay diffraction calculations // Clays and Clay Minerals. 1986b. V. 34. P. 224-226.

164. Biscaye P.E. Distinction between kaolinite and chlorite in recent sediments by X-ray diffraction // American Mineralogist. 1964. V. 49. P. 1281-1289.

165. Biscaye P.E. Mineralogy and sedimentation of recent deep-sea clay in the Atlantic Ocean and adjacent seas and oceans // Geological America, Bull. 1965. V.76. P. 803-832.

166. Bluemendal J., Liu X.M., Rolph T.C. Correlation of the magnetic susceptibility of Chinese loess and the marine oxygen isotope record: chronological and palaeoclimatic implications // Earth Planet. Sci. Lett. 1995. V. 131. P. 371-380.

167. Bradbury J.P., Bezrukova F-У., Chernyaeva G.V., Colman S.M.,.Khursevich G.K, King J.W., Likhoshway Ye.V. A synthesis of post-glacial diatom records from Lake Baikal // J. Paleolimn. 1994. V. 10. P. 231- 252.

168. Brindley C.W., Robinson K. Randomness in the structures of kaolinitic clay minerals // Trans. Faraday Soc. 1946a. V. 42B. P. 198-205.

169. Brindley C.W., Robinson K. Structure of kaolinite // Mineral. Mag. 1946b. V 27. P. 242-253.

170. Broecker W.S., Van Donk J. Insolation changes, ice volumes, and the 180 record in deep-sea cores // Rev. Geophys. Space Physics. 1970. V. 8. P. 169-198.

171. Chamley H. Clay Sedimentology. Springer-Verlag. 1989. 623 p.

172. Chester R., Elderfield H. The infrared determination of total carbonate in marine carbonate rocks // Chem. Geol. 1966. V. 1. P. 277-290.

173. Chester R., Elderfield H. The infrared determination of opal in siliceous deep-sea sediments // Geochim. Cosmochim. Acta. 1968. V. 32. P. 1128-1140.

174. Chester R., Green R.N. The infrared determination of quartz in sediments and sedimentary rocks // Chem. Geol. 1968. V. 3. P. 199-212.

175. Cole W.F., Lancucki C.J. Tabular data of layer structure factors for clay minerals //Acta Crystallogr. 1966. V. 21. P. 836-838.

176. Colman S. M., Jones G. A., Rubin M., King J.W., Peck J.A., Orem W.H. AMS radiocarbon analyses from Lake Baikal, Siberia: challenges of dating sediments from a large, oligotrophic lake // Quarter. Sci. Rev. 1996. V. 15. P. 669-684.

177. Colman S.M., Peck J.A., Hatton J., Karabanov E.B., King J.W. Biogenic silica records from the BDP-93 site and adjacent areas of the Selenga Delta, Lake Baikal, Siberia. // J. Paleolimn. 1999. V. 21. P. 9-17.

178. Colman S.M., Peck J.A., Karabanov E.B., Carter S.J., Bradbury J.P., King J.W., Williams D.F. Continental climate response to orbital forcing from biogenic silica records in Lake Baikal //Nature. 1995. V. 378. P. 769-771.

179. Dawson A.G. Ice Age Earth // Late Quaternary geology and climate. London-New York: Routeledge Physical Environment series. 1992. 293 p.

180. Drits V.A. Mixed-layer minerals: Diffraction methods and structural features // Proc. Intern. Clay Conf., Denver, 1985. -Schultz L.G., Olphen H., Mampton F.A., eds. Bloomington, Ind.: Clay Minerals Soc., 1987. P. 3345.

181. Drits V.A., Tchoubar C. X-ray Diffraction by Disordered Lamellar Structures: Theory and Application to Microdivided Silicates and Carbonates. Berlin: Springer-Verlag, 1990. 371 p.

182. Eberl D., Srodon J., Northrop H.R. Potassium fixation in smectite by wetting and drying // Geochemical processes at mineral surfaces. Davis J.A., ed. Amer. Chem. Soc. 1986. Symp. Ser. V. 323. P.296-326.

183. Ehrmann W.U., Melles M., Kuhn G., Grobe H. Significance of clay mineral assemblages in the Antarctic Ocean // Marine Geology. 1992. V. 107. P. 249-273.

184. Ergun S. X-ray scattering by very defective lattices // Phys. Rev. B. 1970. V. 131. P. 3371-3380.

185. Fagel N., Boski Т., Likhoshway L., Oberhaensli H. Late Quaternary clay mineral record in Central Lake Baikal (Academician Ridge, Siberia) // Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 2003. V. 193. P. 159-179.

186. Farmer V.C. The layer silicates // The infrared spectra of minerals. Farmer V.C., ed. London: Mineralogical Society, 1974. P. 331-363.

187. Frohlich F. Deep-sea biogenic silica: new structural and analytical data from infrared analysis geological implications // Terra Nova. 1989. V. 1. P. 267-273.

188. Frohlich F., Servant-Vildary S. Evaluation of diatom content by counting and infrared analysis in quaternary fluvio-lacustrine deposits from Bolivia.// Diatom Research. 1989. V.4. No 2. P. 241-248.

189. Gharrabi M., Sagon J-P., Velde B. XRD identification of two coexisting mixed layer expandable minerals in sedimentary rocks // Clays and Clay Minerals. 1996. V. 44, P. 429-436.

190. Giese R.F. Jr. Interlayer bonding in kaolinite, dickite, and nacrite // Clays and Clay Minerals. 1973. V. 21. P.145-149.

191. Giese R.F. Jr. Theoretical studies of the kaolin minerals electrostatic calculations // Bull. Mineral. 1982. V. 105. P. 417-424.

192. Giese R.F. Jr., Datta P. Hydroxyl orientation in kaolinite, dickite, and nacrite // • American Mineralogist. 1973. V. 58. P. 471-479.

193. Giral-Kacmarcik S., Savin S.M., Nahon D.B., et al. Oxygen isotipe geochemistiy of kaolinite in laterite-forming processes, Manaus, Amazonas, Brazil // Geochim. Cosmochim. Acta. 1998. V. 62, No 11. P. 1865-1879.

194. Goldich S.S. A study in rock weathering // J. Geol. 1938. V. 46. P. 17-58.

195. Gorelik Т., Solotchina E., Vasilevsky A., Anoshin G. Structural modeling in Lake Baikal bottom deposits study // J. Conference Abstracts. (EUG-10, Strasbourg, France, 1999). 1999. V. 4. No 1. P. 660.

196. Graham, G.A., Walker, G.M. Infrared determination of quartz in clay minerals // Appl. Spectroscopy. 1983. V. 37. No. 4. P. 342-347.

197. Grim R.E., Bray R.H., Bradley W.F. The mica in argillaceous sediments // American Mineralogist. 1937. V. 22. P. 813-829.

198. Gruner J.W. The crystal structure of kaolinite // Z. Kristallogr. Krist. 1932a. V. 83. P. 75-88.

199. Gruner J.W. The crystal structure of dickite // Z. Kristallogr. Krist. 1932b. V. 83. P. 394-404.

200. Guven N. The crystal structures of 2Mt phengite and 2Mi muscovite // Z. Kristallogr. Krist. 1971. V. 134. P. 196-212.

201. Hall M.M., Veeraraghavan V.G., Rubin H., Winchell P.G. The approximation of symmetric X-ray peaks by Pearson type VII distribution // J. Appl. Crystallogr. 1977. V. 10. P. 66-68.

202. Hendricks S.B., Teller E. X-Ray interference in partially ordered layer lattices // J. Chem. Phys. 1942. V. 10. P. 147-167.

203. Herbert T.D., Tom B.A., Burnett Ch. Precise major component determinations in deep-sea sediments using Fourier Transform Infrared Spectroscopy // Geochim. Cosmochim. Acta. 1992. V. 56. P. 1759-1763.

204. Hillier S. Erosion, sedimentation and sedimentary origin of Clays // Origin and Mineralogy of Clay. Velde В., ed. 1995. P. 162-245.

205. Hinckley D.N. Variability in "crystallinity" values among the kaolin deposits of the Coastal Plain of Georgia and South Carolina // Clays and Clay Minerals. Proc. 11-th Nat. Conf. 1963. P. 229-233.

206. Hofmann U., Endell K., Wilm D. Kristallstruktur und Quelling von

207. Howard W. R. A warm future in the past // Nature. 1997. V. 388. P. 418-419. Hower J., Mowatt T.C. The mineralogy of illites and mixer-layer illite-montmorillonite // American Mineralogist. 1966. V. 51. No 5-6. P. 825855.

208. Hutchinson D.R., Golmstok A.J., Zonenshain L.P., Moore T.C., Scholz C.A.,

209. Kitgord K.D. Depositional and tectonic framework of the rift basins of1.ke Baikal from seismic data // Geology. 1992. V. 20. P. 589-592.1.brie J., Hays J.D., Martinson D.G., Mclntyre A., Mix A.C., Morley J.J., Pisias

210. Kakinoki J., Komura Y. Intensity of X-Ray diffraction by one dimensionally disordered crystal. I. General derivation in the case of the "Reichweite" S = 0 and 1 // J. Phys. Soc. Jpn. 1952. V. 7. P. 30-35.

211. Kakinoki J., Komura Y. Intensity of X-Ray diffraction by one dimensionally disordered crystal. II.General derivation in the case of the correlation range S > 2 // J. Phys. Soc. Jpn. 1954. V. 9. P. 169-176.

212. Karabanov E.B., Prokopenko A.A., Williams D.F., Colman S.M. Evidence from Lake Baikal for Siberian Glaciation during Oxygen-Isotope Substage 5d // Quarter. Res. 1998. V. 50. P. 46-55.

213. Karabanov E.B., Prokopenko A.A., Williams D.F., Khursevich G.K. A new record of Holocene climate change from the bottom sediments of Lake Baikal // Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 2000a. V. 156. P. 211224.

214. Karabanov E. В., Prokopenko, A. A., Williams, D. F., Khursevich, G. K. Evidence for mid-Eemian cooling in continental climatic record from Lake Baikal // J. Paleolimn. 2000b. V. 23. P. 365-371.

215. Kashiwaya K., Nakamura Т., Takamatsu N., Sakai H., Nakamura M., Kavai T. Orbital signals found in physical and chemical properties of bottom sediments from Lake Baikal // J. Paleolimn. 1997. V. 18. P. 293-297.

216. Kubler B. Evolution quantitative du metamorphisme par la cristallinite de l'illite // Bull. Cent. Rech. Pau SNPA. 1968. V. 2. P. 385-397.

217. Kukla G. The Last Interglacial // Science. 1999. V. 287. P. 987-988.

218. Kukla G., Heller F., Ming L.X., Chun X.T., Sheng L.T., Sheng A.Z. Pleistozene climates in China dated by magnetic susceptibility // Geology. 1988. V. 16. P. 811-814.

219. Kuzmin M.I., Gvozdkov A.N., AntipinV.^., Geletyi V.F., Gunicheva T.N. Rock-forming elements in Baikal bottom sediments as possible indicators of climatic changes // IPPCCE Newsletter. 1998. No. 11. P. 26-34.

220. Mac Ewan D.M.C. Fourier transform methods for studying X-ray scattering from lamellar systems. II: The calculation of X-ray diffraction effects for various types of interstratification // Kolloid. Zeitschrift. 1958. V. 156. P. 61-67.

221. Mac Ewan D.M.C. and Wilson M.J. Interlayer and intercalation complexes of clay minerals // Crystal structures of clay minerals and their X-ray identification. Brindley G.W, Brown G., eds. London: Miner. Soc. Monograph. 1980. No. 5. P. 197-248.

222. Martinson D.G., Pisias N.G., Hayes J.D., ImbrieJ., Moore T.C., Shackleton N.J. Age dating and the orbital theory of the ice ages. Development of a high-resolution 0 tu 30,000-year chronostratigraphy // Quarter. Res. 1987. V. 27. P. 1-29.

223. Mats V.D. The structure and development of the Baikal rift depression // Earth Sci. Rev. 1993. V. 34. P. 615-626.

224. McMurchy R.C. The crystal structure of the chlorite minerals // Z. Kristallogr. Krist. 1934. V. 86. P. 340-348.

225. Meunier A., Velde B. Weathering mineral facies in altered granite: the importance of local small-scale equilibria // Mineral. Mag. V. 43. P. 261268.

226. Moore D.M., Reynolds R.C., Jr. X-Ray diffraction and the identification and analysis of clay minerals. Oxford-New York: Oxford University Press. 1997. 2 Ed. 373 p.

227. Melles M., Grobe H., Hubberten H.W. Mineral composition of the clay fraction in the 100 m core BDP-93-2 from Lake Baikal preliminary results // IPPCCE Newsletter. Insbruck: Universitaetsverlag Wagner. 1995. No. 9. P. 17-22.

228. Mortlock R.A., Froelich Ph.N. A simple method for the rapid determination of biogenic opal in pelagic marine sediments // Deep-See Research. 1989. V. 36. No 9. P. 1415-1426.

229. Muller J., Oberhansli H., Melles M., Schwab M., Rachold V., Hubberten H.-W. Late Pliocene sedimentation in Lake Baikal: implications for climatic and tectonic change in SE Siberia // Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 2001. V. 174. P. 305-326.

230. Murray В., Mc Bride C. Origin and position of exchange sites in kaolinite: an ESR study // Clays and Clay Minerals. 1976. V. 24. No 2. P. 88-92.

231. Nadeau P.H. The physical dimensions of fundamental clay particles // Clay Minerals. 1985. V. 20. P. 499-514.

232. Nadeau P.H., Wilson M.J., McHardy W.J., Tait J.M. Interstratified clays as fundamental particles // Science. 1984. V. 225. P. 923-935.

233. Nesbitt H.W., Young G.M. Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major elemental chemistry of lutites // Nature. 1982. V. 299. P. 715719.

234. Newnham R.E. A refinement of the dickite structure and some remarks on polymorphism in kaolin minerals // Mineral. Mag. 1961.V. 32. P. 683-704.

235. Newnham R.E., Brindley G.W. The crystal structure of dickite // Acta Crystallogr. 1956. V. 9. P. 759-764.

236. Noble F.R. A study of disorder in kaolinite // Clays and Clay Minerals . 1971. V. 19. No 9. P. 71-81.

237. Noel C. Interpretation quantitative des bandes de valence OH des phyllosilicates et des amphiboles // These Universite de Louvain. 1972. P. 93-98.

238. Pajcini V., Dhamelincourt P. Raman study of OH-stretching vibrations in kaolinite at low temperature // Appl. Spectroscopy. 1994. V. 48. No 5. P. 638-641.

239. Peck C.K., King J.W., Colman S.M., Kravchinsky V.A. A rock-magnetic record from Lake Baikal, Siberia: evidence for Late Quaternary climate change // Earth Planet. Sci. Lett. 1994. V. 122. P. 221-238.

240. Petschik R., Kuhn G., Gingele F. Clay mineral distribution in surface sediments of the South Atlantic: sources, transport and relation to oceanography // Marine Geology. 1996. V. 130. No 3. P. 203-229.

241. Plancon A., Drits V.A., Sakharov B.A., Gilan Z.I., Ben Brahim J. Power diffraction by layered minerals containing layers and/or stacking defects; comparison between Markovian and non-Markovian models // J. Appl. Crystallogr. 1983. V. 16. No 1. P. 62-69.

242. Plancon P.A., Tchoubar С. Etude des fautes d'empilement dans les kaolinites partielement desordonnees. 1. Modele d'empilement ne comportant des fautes de translation // J. Appl. Crystallogr. 1975. No 8. P. 582-588.

243. Plancon P.A., Tchoubar C. Etude des fautes d'empilement dans les kaolinites partielement desordonnees 2. Modele d'empilement ne comportant des fautes par rotation // J. Appl. Crystallogr. 1976. No 9. P. 279-285.

244. Prokopenko A.A., Karabanov E.B., Williams D.F., Kuzmin M.I., Shackleton N.J., Crowhurst S.J., Peck J.A., King J.W. Biogenic silica record of the Lake Baikal response to climatic forsing during the Brunhes // Quater. Res. 2001b. V. 55. P. 123-132.

245. Prokopenko A.A., Williams D.F., Karabanov E.B., Khursevich G.K. Continental response to Heinrich events and Bond cycles in sedimentary record of Lake Baikal, Siberia // Global and Planetary Change. 2001c. V. 28. P. 217-226.

246. Prokopenko A.A., Williams D.F., Kuzmin M.I., Karabanov E.B., Khursevich G.K., Peck J.A. Muted climate variations in continental Siberia during the mid-Pleistocene epoch //Nature. 2002. V. 418. P. 65-68.

247. Prokopenko A. A., Williams D. F., Karabanov E. В., Khursevich G. K. Response of Lake Baikal ecosystem to climate forcing and pC02 change over the last glacial/interglacial transition // Earth Planet. Sci. Lett. 1999. V. 172. P.239-253.

248. Radoslovich E.W. The structure of muscovite, KAl2(Si3Al) Ою(ОН)2 // Acta Crystallogr. 1960. V. 13. P. 919-932.

249. Raymo M.E., Ruddiman W.F. Tectonic forcing of Late Cenozoic climate // Nature. 1992. No. 359. P. 117-122.

250. Reynolds R.C. Calculation of absolute diffraction intensities for mixed-layered clays // Clays and Clay Minerals. 1983. V. 31. No 3. P. 233-234.

251. Reynolds R.C. Jr. Diffraction from small and disorder crystals // Modern Powder Diffraction. Bish D.L., Post J. E., eds. Reviews in Mineralogy. 20. 1989a. Mineralogical Society of America, Washington, D.C. P. 145-182.

252. Reynolds R.C. Interstratified clay minerals // Crystal structures of clay minerals and their X-Ray identification. Brindley G.W., Brown G., eds. London: Mineralogical Society. 1980. P. 249-303.

253. Reynolds R.C. Interstratified clay systems: calculation of total one-dimensional diffraction functions. // American Mineralogist. 1967. V. 52. P. 661-672.

254. Reynolds R. C., Jr. The Lorenz factor for basal reflections from micaceous minerals in oriented powder aggregates // American Mineralogist. 1976. V.61.P. 484-491.

255. Reynolds R.C., Jr. The Lorentz-polarization factor and preferred orientation in oriented clay aggregates // Clays and Clay Minerals. 1986. V. 34. No 4. P. 359-367.

256. Reynolds R.C., Hower J. The nature of interlayering in mixed-layered illite-montmorillonite // Clays and Clay Minerals. 1970. V. 18. P. 25-36.

257. Ruddiman W. F. Mclntyre A. Niebler-Hunt V. Durrazzi J. Oceanic evidence for The mechanism of rapid Northern Hemisphere glaciation // Quat. Res. 1980. V.13. P. 33-64.

258. Righi D., Meunier A. Origin of clays by rock weathering and soil formation // Origin and mineralogy of clays. Velde В., ed. Springer-Verlag, 1995a. P. 43157.

259. Righi D., Velde В., Meunier A. Clay stability in clay-dominated soil systems // Clay Minerals. 1995b. V. 30. P. 45-54.

260. Rietveld H.M. A profile refinement method for nuclear and magnetic structures // J. Appl. Crystallogr. 1969. V. 2. P. 65-71.

261. Ruiz Cruz M.D., Moreno Real L. Diagenetic kaolinite / dickite (Betic Cordilleras, Spain) // Clays and Clay Minerals. 1993. V. 41. No 5. P. 570579.

262. Shackleton N.J. Oxygen isotopes, ice volume, and sea level // Quater. Sci. Rev. 1988. V. 6. P. 183-190.

263. Shackleton N.J., Berger A., Peltier W.R. An alternative astronomical calibration of the lower Pleistocene timeskale based on ODP site 677 // Trans. Roy. Soc. Edinburg: Earth Sciences. 1990. V. 81. P. 251-261.

264. Shackleton N.J., Hall M.A., Pate D. Pliocene stable isotope stratigraphy of site 846 // Proceedings of The Ocean Drilling program, Scientific Results. College Satition, TX (Ocean Drilling program). 1995. V. 138. P. 337-355.

265. Shackleton N.J., Opdyke N.D. Oxygen-isotope and paleomagnetic stratigraphy of Equatorial Pacific core V 28-238; Oxygen isotope temperatures and ice volumes on a 105 and 106 year scale // Quarter. Res. 1973. V. 3. P. 39-55.

266. Shackleton N.J., Opdyke N.D. Oxygen isotope and paleomagnetic evidence for early Northern Hemisphere glaciation // Nature. 1977. V. 270. No 5634. P. 216-219.

267. Solotchina E.P., Gorelik Т.Е., Gavshin V.M., Anoshin G.N. Interpretation of X-Ray diffraction profiles of clay minerals from bottom sediments of Lake Baikal // Materials Structure in Chem. Biol. Phys Techn. 1998. V.5. Sp. issue B. P. 226-227.

268. Srodon J. Precise identification of illite-smectite interstratifications by X-ray powder diffraction // Clays and Clay Minerals. 1980. V. 28. P. 401-411.

269. Srodon J. X-ray identification of randomly interstratified illite-smectite in mixtures with discrete illite // Clays and Clay Minerals. 1981. V. 16. P. 297-304.

270. Srodon J. X-ray powder diffraction identification of illitic materials // Clays and Clay Minerals. 1984. V. 32. P. 337-349.

271. Srodon J. Nature of mixed-layer clays and mechanisms of their formation and alteration // Ann. Rev. Earth Planet. Sci. USA, Palo Alto. 1999. V. 27. P. 19-53.

272. Srodon J. Book reviews. Illite, by Alain Meunier and Bruce Velde. Springer. 286 p. // Clays and Clay Minerals. 2004. V. 52. No. 6. P. 792-797.

273. Srodon J., Eberl D.D. Illite // Micas. Reviews in mineralogy. Bailey S.W., ed. (Ribbe P.H., series ed.) Blacksburg, Virginia: Mineralogical Society of America. 1984. V. 13. P. 495-544.

274. Srodon J., Eberl D.D, Drits V.A. Evolution of fundamental-particle size during illitization of smectite and implications for reaction mechanism // Clays and Clay Minerals. 2000. V. 48. P. 446-458.f

275. Srodon J., Elsass F., McHardy W.J., Morgan D.J. Chemistry of illite-smectite inferred from ТЕМ measurements of fundamental particles // Clay Minerals. 1992. V. 27. P. 137-158.

276. Srodon J., Morgan D.J., Eslinger E.V., Eberl D., Karlinger M.R. Chemistry of illite/smectite and end-member illite // Clays and Clay Miner. 1986. V. 34. P. 368-378.

277. Stoch L., Sicora W. Transformations of micas in the processes of kaolinitisation of granites and gneisses // Clays and Clay Minerals. 1976. V. 24. No 4. P. 156-162.

278. Tiedeman R., Sarnthein M., Shackleton N.J. Astronomic timescale for the Pliocene 5180 and dust flux records of Ocean Drilling Program site 659 // Paleooceanography, V. 9. No. 1. 1994. P. 619-638.

279. Toraya H., Marumo F. Report of the research laboratory of engineering material. Tokyo: Institute of Technology, 1980. No 5. P. 55-64.

280. Van der Marel H.V., Beutelspacher H. Atlas of infrared spectroscopy of clay minerals and their admixtures. Amsterdam-Oxford-New York: Elsevier Sci. Publ. Сотр., 1976.396 p.

281. Velde B. Composition and mineralogy of clay minerals // Origin and mineralogy of clays. Velde В., ed. Springer-Verlag, 1995. P. 8-41.

282. Velichko A.A. Late Pleistocene spatial paleoclimatic reconstructions // Late Quaternary environments of the Soviet Union. Velichko A.A., ed. Minneapolis: University of Minnesota Press, 1984. P. 261-285.

283. Warren B.E., Averbach B.I. The separation of cold-work distortion and particle size broadening in X-ray patterns // J. Appl. Phys. 1952. V. 23. P. 497508.

284. Warren B.E., Bragg W.L. Structure of chrysotile // Z. Kristallogr. 1930. V.76. P. 201-210.

285. Weir A.H., Rayner J.H. An interstratified illite-smectite from Denchworth Series Soil in Weathered Oxford Clay // Clay Minerals. 1974. V. 10. P. 173-187.

286. White W.B. Order-disorder effects // The infrared spectra minerals / Farmer V.C., ed. London: Mineralogical Society, 1974. P. 87-110.

287. White A.F., Blum A. E. Effects of climate on chemical weathering in watersheds // Geochimic. Cosmochim. Acta. 1995. V. 59. P. 1729-1747.

288. Whittaker E.J., Zussman J., Characterization of serpentine minerals by X-ray diffraction//Mineral. Mag. 1956. V. 31. P. 107-126.

289. Williams D.F., Peck J., Karabanov E.B., Prokopenko A.A., Kravchinsky V., King J., Kuzmin M.I. Lake Baikal record of continental climate response to orbital insolation during the past 5 million years // Science. 1997. V. 278. P. 1114-1117.

290. Willman H.B., Glass H.D., Frye J.C. Glaciation and origin of the geest in the Driftless Area of Northwestern Illinois. Depart, of Energy and Natural Resorurces Illinois state Geological Survey. 1985. Circular 535. P. 1-40.

291. Yuretich R., Melles M., Sarata В., Grobe H. Clay minerals in the sediments of Lake Baikal: a useful climate proxy // J. Sediment. Res. 1999. V. 69. No 3. P. 588-596.

292. Zagwijn W.H. The dawn of the Quater. INQUA-SEQS-96. Geological Survey of the Netherlands. 1996. P. 2-9.

Информация о работе

Солотчина, Эмилия Павловна
доктора геолого-минералогических наук
Новосибирск, 2005
ВАК 25.00.05

Диссертация

Дифференциальная диагностика и анализ типоморфизма ассоциаций, реальной структуры глинистых минералов в осадочных разрезах и корах выветривания - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы