Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Минералогия голоцен-плейстоценовых донных осадков озера Хубсугул, Монголия

ВАК РФ 25.00.05, Минералогия, кристаллография

Автореферат диссертации по теме "Минералогия голоцен-плейстоценовых донных осадков озера Хубсугул, Монголия"

На правах рукописи

Жданова Анастасия Николаевна

МИНЕРАЛОГИЯ ГОЛОЦЕН-ПЛЕЙСТОЦЕНОВЫХ ДОННЫХ ОСАДКОВ ОЗЕРА ХУБСУГУЛ, МОНГОЛИЯ

25.00.05 - минералогия, кристаллография

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук

Жяа^ 1 9 МАЙ 2011

Новосибирск - 2011

4846871

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте геологии и минералогии им. B.C. Соболева Сибирского Отделения РАН

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук

СОЛОТЧИНА Эмилия Павловна

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук БОРИСОВ Станислав Васильевич

Ведущая организация: Учреждение РАН Институт геохимии

им. А.П. Виноградова СО РАН (г. Иркутск)

Защита состоится " 24 " мая 2011 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 003.067.02 при Учреждении Российской академии наук Институте геологии и минералогии им. B.C. Соболева Сибирского Отделения РАН (в конференц-зале).

По адресу: 630090, г. Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3. Факс: 8-383-333-35-05, 8-383-333-27-92. e-mail: gaskova@uiggm.nsc.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГМ СО РАН Автореферат разослан 15 апреля 2011г.

Учёный секретарь

доктор геолого-минералогических наук БЕЛОГУБ Елена Витальевна

диссертационного совета, д.г.-м.н.

О.Л. Гаськова

Введение

Актуальность. Выявление индикаторных кристаллохимических и структурных характеристик породообразующих минералов и реконструкция на базе полученной информации условий и процессов, при которых происходило формирование осадочной оболочки Земли, - одна из фундаментальных задач геологии. Проблема минералов-индикаторов актуальна при изучении самых разнообразных геологических процессов. Выявление условий формирования высокодисперсных глинистых минералов в корах выветривания, почвах, озерных и морских осадках, осадочных породах не утрачивает своей актуальности, несмотря на многочисленные исследования. Другой группой минералов, «наиболее перспективных для изучения геологического прошлого, особенно внешних сфер, являются карбонаты» (Карбонаты..., 1987). Они отличаются широким спектром изоморфных замещений, степенью порядка/беспорядка в структуре. Одним из актуальных научных направлений современности является проведение палеоклиматических реконструкций в связи с необходимостью построения прогностических моделей климата прошлого.

Цель работы - установить закономерности формирования минеральных ассоциаций в голоцен-плейстоценовых осадках оз. Хубсугул. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: 1. Методами рентгеновской порошковой дифрактометрии и ИК-спектроскопии определить минеральный состав голоцен-плейстоценовых донных осадков озера Хубсугул. 2. В поликомпонентных осадках озера установить различия между ассоциациями тонкодисперсных слоистых силикатов для ледниковых и межледниковых интервалов; методом моделирования сложных рентгеновских дифракционных профилей слоистых силикатов выявить их количественные соотношения, кристаллохимические и структурные особенности. 3. Выделить совокупность карбонатных минералов, присутствующих в осадках, установить их распределение в разрезах, проследить эволюцию состава карбонатов во взаимосвязи с колебаниями уровня озера, соленостью и общей щелочностью вод. 4. Выявить связь минерального состава озерных осадков с аллювиальными отложениями водосборного бассейна, оценить роль терригенной составляющей в процессе осадконакопления. Фактический материал. В основе диссертации лежит коллекция образцов донных осадков оз. Хубсугул (Монголия) голоцен-плейстоценового возраста и аллювиальных отложений, отобранных из 80 локальных водосборов в его обрамлении. В общей сложности проанализировано более 500 образцов озерных осадков и береговых отложений.

Защищаемые положения

1. Основными минералами голоцен-плейстоценовых осадков оз. Хубсугул являются слоистые силикаты (мусковит, биотит, иллит, хлорит, каолинит, иллит/смектит, хлорит/смектит), карбонаты (кальцит, Mg-кальциты и доломиты с разным соотношением Ca и Mg, моногидрокальцит), а также кварц, полевые шпаты, амфибол и гипс.

2. Ассоциации и кристаллохимические особенности слоистых силикатов в осадочной летописи оз. Хубсугул являются индикаторами условий выветривания в его водосборном бассейне. Разнообразие слоистых силикатов и распределение их в разрезах позволяют реконструировать климатические изменения в данном регионе, отвечающие временному интервалу плейстоцен - голоцен.

3. В осадках оз. Хубсугул аутигенные карбонаты характерны для временных интервалов, на протяжении которых преобладал сухой и холодный климат. Сокращение объема вод озера в эти периоды привело к росту солености, общей щелочности вод и изменению Mg/Ca отношения, вследствие чего стало возможным образование Mg-кальцитов и моногидрокальцита.

Научная новизна. Впервые на представительном материале, охватывающем всю акваторию озера, были проведены комплексные исследования минерального состава голоцен-плейстоценовых (до 1 млн. лет) осадков оз. Хубсугул и выявлена его связь с палеоклиматом. Впервые детально изучена минералогия карбонатов донных отложений и последовательность их формирования. Достаточно редкий метастабильный водный карбонат — моногидрокальцит (Са[С0з]Н20), впервые обнаружен на глубинах более 10 метров, что отвечает возрасту более 150 тыс. лет и позволяет отнести эту находку к разряду самых древних. Впервые показан вклад терригенной и аутогенной составляющих в карбонатную седиментацию и их распределение между северной и южной частями бассейна; установлены локальные источники сноса вещества в озеро.

Практическая значимость работы. Выполненные исследования расширяют существующие представления об осадконакоплении во внутриконтинентальных водоемах. Минералогические и кристаллохимические индикаторы ледникового и межледникового интервалов, а также переходной зоны, полученные при изучении достоверно датированных коротких кернах (длина менее 2 м, возраст до 30000 лет), являются вполне самостоятельным критерием в палеоклиматических реконструкциях и позволяют уточнить климатическую летопись оз. Хубсугул последнего 1 млн. лет.

Апробация работы и публикации. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на конференциях: на XLI международной

научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» в г. Новосибирске (2003 г.), на Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» в г. Иркутске (2005, 2009 гг..), на 3-й международной конференции «Изменения окружающей среды и климата в Центральной Азии» в г. Улан-Батор, Монголия (2005

г.), на Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле, Новосибирск (декабрь 2008 г), на конференции "Минералы: строение, свойства, методы исследования", Миасс (2009 г.), на Всероссийской научной конференции «Методы исследования состава и структуры функциональных материалов», Новосибирск (2009 г.).

По теме диссертации опубликовано 14 работ: из них 2 статьи в рецензируемых журналах и тезисы 12 докладов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, общим объемом 214 страниц и сопровождается 43 рисунками и 20 таблицами. Список использованной литературы включает 114 наименований.

Благодарности. Автор искренне благодарит за руководство работой, неоценимую помощь, внимание и советы доктора геолого-минералогических наук Э.П. Солотчину. Автор выражает глубокую признательность директору Института Геохимии СО РАН, д.г.-м.н., академику М.И. Кузьмину, директору Института Лимнологии СО РАН,

д.г.-м.н., академику М.А. Грачеву, д.г.-м.н. И.А. Калугину, д.г.-м.н. Е.Ф. Летниковой и к.г.-м.н. С.К. Кривоногову (ИГМ СО РАН) за предоставленные образцы, которые были положены в основу диссертации. Критические замечания и человеческое участие д.г.-м.н. Э.В.-Сокол и к.г.-м.н. Н.А.-Кулик позволили автору более четко структурировать работу и сделать ее более логичной. Благодарю A.A. Прокопенко (Институт Южной Каролины, США) за фотографии, сделанные на сканирующем электронном микроскопе. Считаю приятным долгом выразить особую благодарность сотрудникам лаборатории кайнозоя, палеоклиматологии и минералогических индикаторов климата В.Н. Столповской, Т.Т. Арманчевой, Б.А. Орехову, к.г.-м.н. H.A. Пальчик, к.ф.-м.н. Т.Н. Григорьевой, Т.Н. Мороз, Л.В. Мирошниченко, С.Г. Шульженко, к.г.-м.н. П.А. Солотчину, а также к.г.-м.н. A.B. Корсакову - за поддержку и помощь в оформлении диссертации.

Глава 1. Геологический очерк бассейна озера Хубсугул

Прихубсугулье - своеобразный горный район Монгольской Народной Республики, в центральной части которого лежит озеро Хубсугул. Регион расположен на севере Монголии между 49°53' и 52°00' с.ш., 99°00' и 10Г56' в.д. Площадь Прихубсугулья ограничивается: на севере -

Восточно-Саянским поднятием, на юге - широтным отрезком долины Эгийн-Гол, на западе - восточными склонами горного обрамления Дархатской котловины, на востоке - верховьями левых притоков Уурэ-Гол. (Атлас..., 1989). Озеро Хубсугул находится на юго-западном фланге Байкальской рифтовой зоны. Из всех впадин Байкальской системы Хубсугульская находится на самом высоком абсолютном уровне (1645 м). Площадь водосборного бассейна озера сравнительно небольшая и составляет 4920 км2, что всего в 1,8 раз больше водной поверхности. В то время как для Байкала соотношение площади водосборного бассейна и зеркала вод намного больше (превышает-17).

Разнородный состав пород, залегающих в пределах водосборного бассейна оз. Хубсугул, определяет сложный минеральный состав терригенного материала (рис. 1). Основным поставщиком терригенных карбонатов (кальцита и доломита) в озерные осадки являются венд-кембрийские доломиты и известняки, залегающие на юго-западном побережье озера, а также нижнепротерозойские мрамора и доломитовые мрамора, расположенные в северо-восточной части водосборного бассейна. Кварц, полевые шпаты, а также слюды (мусковит и биотит) присутствуют в интрузивных породах кислого состава и метаморфических породах, распространенных в северо-западной и восточной частях водосборного бассейна. Основными источниками темноцветных минералов (амфиболов, хлоритов и др.) и продуктов их изменений могут служить неогеновые базальты и рифейские зеленые сланцы, преобладающие на восточном берегу озера Хубсугул.

Большая часть терригенного материала, переносимого реками, поступает в северную часть бассейна, и лишь незначительная часть в среднюю и южную части (Потемкин, Потемкина, 2002). Современные воды оз. Хубсугул близки по химическому составу к впадающим речным водам и относятся к маломинерализованным гидрокарбонатно-кальциевым.

Глава 2. История изучения донных осадков озера Хубсугул

Проведен анализ литературных источников, посвященных изучению донных осадков оз. Хубсугул. Рассмотрена литология, вещественный и химический состав донных осадков озера. Ранее было установлено, что верхний двухметровый слой донных осадков оз. Хубсугул имеет двухчленное строение: в верхней части разрезов залегают диатомовые илы, а в основании - алевритовые глины с примесью мелко- и среднезернистого песка. В мелководной зоне озера, нижняя часть разрезов содержит обильные растительные остатки наземного происхождения. Для хубсугульских осадков характерно наличие переходной зоны между

диатомовыми илами и алевритовыми глинами (Голубев, 1992; Федотов и др., 2001; Прокопенко и др., 2003). Результаты радиоуглеродного датирования позволяют утверждать, что диатомовые илы накапливались в период межледниковья (МИС 1 - голоцен), а алевритовые глины - в ледниковый период (МИС 2 - сартанское оледенение, верхний плейстоцен) (Ргокорепко е1 а1., 2005, 2007). Осадки переходной зоны образовывались в периоды кратковременного потепления (бёллинг-аллерёд) и похолодания (молодой дриас). Возраст буровых кернов был оценен по палеомагнитным данным и составил 1 млн. лет (Казанский и др., 2005; Коллектив..., 2007).

Первые результаты исследования химического и вещественного состава донных осадков оз. Хубсугул были получены в рамках проведения Советско-Монгольской Хубсугульской экспедиции (Алтунбаев, Самарина, 1977). При всей успешности проделанной работы, оказался недостаточно изученным минеральный состав донных осадков оз. Хубсугул, особенно глинистых минералов.

Глава 3. Материалы и методы исследования

Изученный керновый материал был поднят гравитационными трубками в ходе экспедиций 2001-2005 и 2007 гг. с НИС «Дыбовский» в рамках совместного Российско-Монгольского интеграционного проекта. Осадки изучались по коротким кернам 13 станций и 2 буровым кернам КБР-01 и НБР-04 (рис. 1). Также были изучены аллювиальные и элювиальные отложения, отобранные из 80 локальных водосборов, выделенных методами ГИС в обрамлении озера Хубсугул.

Минеральный состав осадков изучался методами рентгеновской дифрактометрии (Х1Ю анализ) и ИК-спектроскопии.

Рентгеновский дифракционный анализ является основным методом изучения минерального состава осадочных отложений, представленных главным образом высокодисперсными слоистыми и карбонатными минералами. Были приготовлены ориентированные препараты плотностью 20 мг/см2 из нефракционированных проб нанесением водной суспензии на стеклянную подложку (2,5x2,5см) и высушиванием при комнатной температуре. Препараты для моделирования насыщались этиленгликолем в течение суток в боксе. Съемка образцов выполнена на автоматизированном дифрактометре ДРОН-4 (излучение СиКа, графитовый монохроматор, шаг сканирования 0,05° по 20). Для фазового анализа экспозиция в точке составляет 10 сек., при съемке для моделирования спектров - 32 сек. Для детального изучения изменения составов карбонатов съемка проводилась в области от 28 до 32° по 29 с шагом сканирования 0,02° по 20. Метод моделирования рентгеновских дифракционных спектров, описанный в монографии Э.П. Солотчиной

(Солотчина, 2009), был использован для полной расшифровки экспериментального дифракционного профиля слоистых силикатов в многокомпонентных системах, что включает в себя определение состава, структуры каждой слоистой фазы образца, в том числе смешанослойных образований, и их количественных соотношений (рис. 2). Оценка количественных соотношений между карбонатами в образцах донных осадков оз. Хубсугул проводилась с помощью разложения сложных дифракционных профилей на индивидуальные пики в интервале углов от 28 до 32° по 29 (рис. 2). Их форма была смоделирована функцией Пирсона VII. Переменными являются интенсивность линии, её полуширина и параметр формы. Метод ИК-спектроскопии. В настоящей работе метод ИК-спектроскопии применен для количественного определения основных неглинистых компонентов в осадках озера Хубсугул, а именно - кварца, плагиоклаза, карбонатных минералов и биогенного кремнезема, а также установления верхнего предела содержания в осадках каолинита (Столповская и др., 2005). Метод РФА СИ. Многоэлементный анализ состава осадков проводился методом РФА СИ (станция элементного анализа накопителя ВЭПП-3) в Международном центре синхротронного излучения (Институт ядерной физики СО РАН). Метод лазерной гранулометрии. Гранулометрический анализ образцов осадков оз. Хубсугул были выполнены на лазерном микроанализаторе частиц «Analysette 22 MicroTec».

Глава 4. Минералогия донных осадков и береговых отложений оз. Хубсугул

Исследование минерального состава донных осадков является важной составляющей в комплексном подходе к изучению донных отложений современных водоемов. Методом рентгеновской порошковой дифрактометрии в донных осадках оз. Хубсугул были установлены следующие минералы: мусковит, биотит, иллит, хлорит, хлорит-смектит, иллит-смектит, каолинит, кальцит, магнезиальные кальциты, доломит, моногидрокальцит, кварц, полевые шпаты, амфибол.

Слюды. Из всего разнообразия слюдистых минералов мы рассмотрим только те, которые встречаются в донных осадках озера Хубсугул -мусковит, иллит, биотит.

Слюды имеют параметр с, кратный ~10А, и характеризуются совершенной спайностью по (001), поэтому они сравнительно легко отличаются от всех других минералов, в том числе и слоистых, по характерному набору рефлексов серии (001). Однако по данным порошковой дифрактометрии отличить друг от друга различные слюды достаточно трудно. Слюды одной политипной модификации, но

_а__

КАЙНОЗОЙ Современные аллювиальные, озерные и эоловые отложения Глины, пески, галечники, валуны, супеси, суглинки

| | Базальты

ПАЛЕОЗОЙ

Хоридулпнская свита. Известняки, ^^^ песчаники, фосфориты иесчаннковые.

,,м Хэсэнская свита. Доломиты, известняки.

кремни, юнгломерагы. песчаники.

алевролиты, фосфориты ПРОТЕРОЗОЙ

- Дархатская серия. Базальты, риолиты щелочные.

конгломераты, гравелиты, песчаники.алевролиты. доломиты. (Дархадская котловина) Сархойская свита. Конгломераты, песчаники, порфнриты, кварцевые порфиры, сланцы. (Сархонскин хребет)

,_, Окинская серга. Зеленые сланцы эиидот-

"'••'* I серицитовые. серицитовые. хлоритовые.

актинолнтовые. метапесчаники. метаэфузнвы среднего и кислого состава.

Ирогольская свита. Мраморы, доломитовые мраморы, горизонты гнейсов и кварцитов

№ |1л Хангарульская свита. Гнейсы биотитовые,

1-1 гранат-биотитовые, амфиболовые,

сшшшанитовые и др

ИНТРУЗИВНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ

СРЕДНЕПАЛЕОЗОЙСКИЕ

„ Нумургинский комплекс. Граниты,

ленижратовые граниты, граносиениты

НИЖНЕПАЛЕОЗОЙСКИЕ

40

■на Диориты, гранодпорнты. плагиограниты, граниты.

ШПнроксенпты, габбро, габбро-диориты.

ВЕРХНЕРИФЕЙС1С№ _ Огнейсованные граниты, биотитовые, I лепкократовые фаниты. гранодпорнты, реже диориты.

РА1ЛОМЫ - Установленные

---Предполагаемые

Рис. 1. Геологическая карта территории, прилегающей к озеру Хубсугул (Атлас. 1989), с местоположением точек отбора кернов.

£

Условные обозначения:

ЕЗ1 ЕЗг СИз ЕЗл Об

1 - диатомовые илы, 2 - переходная зона, 3 - глинистые алевриты, 4 - железистые конкреции, 5 - пески

Рис. 2. Экспериментальные и модельные рентгеновские дифракционные профили карбонатов (слева) и слоистых силикатов (справа) в ряде образцов керна станции 21 оз. Хубсугул.

иллит- смвктитовые

смектит, слои,

% %

О 20 40 60 10 30 50 70 1111111111111 1111111111111

иллит,

%

мусковит,

%

хлорит,

%

каолинит,

Е

Рис. 3. Вертикальные профили распределения слоистых силикатов в голоцен-верхнеплейстоценовых донных осадках оз. Хубсугул (керн станции 21). Условные обозначения: 1 — диатомовый ил; 2 — переходная зона; 3 — слой, обогащенный гидротроилитом; 4 — алевритистая глина; 5 — мелко- и среднезернистые пески: 6 — железистые конкреции; 7 — растительные остаткиУчоллюски.

кварц, полевые

Глубина, % шпаты, %

см 5 10152025 5 10 15 20

..................I . I . I . I

Содержание МдСО, карбонаты, кальцит, доломит, Мд-кальцит, в Мд-кальциге,

% % % % мол.%

0 10 20 30 0 20 40 60 80 0 20 40 60 80 0 20 40 60 80 0 2 4 6 8 10

1 | I I I I I 1.1.1.1.1.1.1.1.1 М. 1.1.1.1.1.1.1 1.1.1.1.1.1.1.1.1 1.1.1.1.1.1

Рис. 4. Вертикальные профили распределения кварца, полевых шпатов и карбонатов в донных осадках оз. Хубсугул (керн станции 21). Условные обозначения см. рис.3.

различного химического состава имеют весьма сходные дифракционные картины. Основными их отличиями являются положение рефлекса (060) и интенсивности базальных отражений серии (00/). Слюды ряда мусковита характеризуются межплоскостным расстояние d06o~l-50A и интенсивным отражением (002), сравнимым с интенсивностью рефлексов (001) и (003). Для слюд ряда флогопит-биотит do6o~l.53-l.55A, а рефлекс (002) значительно слабее, чем (001) и (003), либо совсем отсутствуют (Рентгенография..., 1983).

Метод моделирования рентгеновских дифракционных профилей образцов донных осадков позволил раскрыть важные особенности слоистых фаз, так дифракционные линии слюды 00/ не могут быть смоделированы одним компонентом, что указывает на присутствие, по крайней мере, двух разновидностей. Одна - хорошо окристаллизованная диоктаэдрическая слюда политипа 2Mj с высоким содержанием межслоевого калия (0,9 ф.е.) и низким - октаэдрического железа (0,1 ф.е.). Её модельный спектр характеризуется узкими интенсивными дифракционными пиками 00/. Мы идентифицируем эту фазу как мусковит и считаем ее обломочной. Другая разновидность - высокодисперсная диоктаэдрическая слюдистая фаза с дефицитом межслоевого калия (0,50,7 ф.е.) и повышенным содержанием октаэдрического железа (до 0,3 ф.е.). Еще одной особенностью данной фазы является присутствие в структуре небольшого количества смектитовых слоев (до 10%). Она формирует широкое основание дифракционных линий слюды в экспериментальных спектрах, и называем ее иллитом. Кроме иллита и мусковита, в осадках керна станции 14/3 (северная часть акватории озера) установлена триоктаэдрическая слюда - биотит.

Поведение мусковита в разрезах невыразительно, и можно отметить лишь небольшой тренд его уменьшения в осадках межледниковых периодов. Более контрастно ведет себя иллит. Доля иллита уменьшается в осадках, накопившихся во время сартанского оледенения, и, напротив, увеличивается в голоценовых осадках (рис. 3). Биотит установлен лишь в алевритовых глинах сартанского оледенения в северной части акватории озера (керн станции 14/3).

В отложениях водосборного бассейна оз. Хубсугул были установлены как ди- (мусковит, иллит), так и триоктаэдрические (биотит) слюды. Биотит обнаружен на северо-восточном и восточном побережье озера.

Хлориты. К большому и сложному семейству хлоритов относятся слоистые минералы переменного состава от (Mg,Fe2+)3[Si4O|0](OH)2-3(Mg,Fe2+)(OH)2 до (Al,Fe3+)2[Si4O10](OH)2-2(Al,Fe3+)(OH)3 с замещением типа 3(Mg,Fe2+)-2(Al, Fe3+), в октаэдрических слоях.

Способ идентификации хлоритов основан на получении рентгеновских дифрактограмм от ориентированных препаратов. В случае хорошо

окристаллизованных хлоритов такие дифрактограммы содержат целочисленную серию интенсивных базальных рефлексов 001 с с1ГЮ1~ 14,2А, которая не изменяется после насыщения образцов этиленгликолем или глицерином.

По данным моделирования ХЯБ спектров хубсугульских осадков выявлено две разновидности минералов хлоритовой группы. Одна из них представлена довольно хорошо окристаллизованным триоктаэдрическим (1^,Ре)-хлоритом с содержанием железа ~1,0-1,5 ф.е. на ячейку, вероятно, обломочного генезиса. Вторая - вторичный тонкодисперсный хлоритоподобный минерал с небольшим количеством смектитовых межслоев в структуре 5-15%. Этот минерал назван условно хлорит-смектитом. Общее содержание хлорита и хлорит-смектита в донных осадках составляет от 10 до 25 %, реже 30 % минеральной части. В осадках кернов, полученных из разных частей акватории озера, наблюдается разное соотношение между этими минералами. В отложениях водосборного бассейна озера хлорит распространен повсеместно и подобно мусковиту имеет две разновидности: низко- и высокодисперсную.

Каолинит относится к диоктаэдрическим тонкодисперсным слоистым силикатам структурного типа 1:1. Установление присутствия каолинита в смеси с другими тонкодисперсными силикатами обычно осуществляется по базальным отражениям, которые регистрируются при получении дифрактограмм от ориентированных препаратов. Присутствие хлорита в донных осадках оз. Хубсугул затрудняет диагностику содержания каолинита методом рентгеновской дифракции из-за наложения его основных аналитических рефлексов на рефлексы хлорита, поэтому дополнительно применялся метод ИК-спектроскопии, позволяющий достоверно идентифицировать каолинит по 3700 см"1 полосе.

В донных осадках озера содержание каолинита мало и не превышает 5% глинистой компоненты и его количество несколько уменьшается в алевритовых глинах сартанского оледенения по сравнению с голоценовыми диатомовыми илами. Отложения водосборного бассейна оз. Хубсугул характеризуются отсутствием или низким содержанием каолинита и лишь в образцах, отобранных на двух полигонах в северовосточной и западной части обрамления озера, оно составляет около 10-15%.

Смешанослойные иллит-смектиты развиты в изучаемых донных отложениях почти повсеместно, причем соотношения между набухающими (сметитовыми) и ненабухающими (иллитовыми) слоями в них изменяются в широких пределах. Тонкодиспесные смешанослойные иллит-смектиты являются наиболее изменчивыми компонентами осадков. В широких пределах варьируют их содержание (от 5 до 50% суммы

слоистых силикатов), соотношение иллитовых (i) и смектитовых (s) слоев (от 0,2¡/0,8s до 0,7¡/0,3s) и порядок их чередования в структуре.

Характерной чертой в распределении иллит-смектитов в вертикальном разрезе является относительное увеличение его содержания в верхнем (до 10 см) слое, а также в осадках переходной зоны между плейстоценом и голоценом. Концентрация смектитовых слоев в иллит-смектите меняется от 30 до 80 % (рис. 3). В осадках, накопившихся в период сартанского оледенения (МИС 2), содержание смектитовых слоев составляет от 30 до 45%, а для голоценовых осадков характерно увеличение концентрации смектитовых слоев (< 50%).

В отложениях водосборного бассейна оз. Хубсугул также присутствуют смешанослойные иллит-смектиты.

Кальциты в донных осадках озера Хубсугул представлены собственно кальцитами и магнезиальными кальцитами с содержанием MgC03 от 3 до 40 мол.%.

Mg-кальциты представляют собой твердые растворы MgC03 в кальците. Магнезиальный кальцит по составу подразделяют на низкомагнезиальный с содержанием MgC03 менее 4-5 мол.% (3,036А >d|(M>3,02A и высокомагнезиальный с содержанием MgC03 от 5 до 30 мол. % при сохранении кальцитовой структуры (Chave, 1954а; Chave, 1954b; Reeder, Sheppard, 1984). Также были предложены дополнительные градации (Карбонаты..., 1987) промежуточные Mg-кальциты с содержанием MgC03 от 4 до 12 мол. % (3,02А> djo4>3,OOA) и собственно высокомагнезиальные с содержанием MgC03 от 12 до 30 мол. % (3,00Ä> d|04>2,94Ä).

Осадки оз. Хубсугул содержат низкомагнезиальный кальцит, промежуточный Mg-кальцит с содержанием MgC03 5-10 мол. % (di04=3,02-3,01 А) и высокомагнезиальный кальцит с содержанием MgC03 - 28-35 мол. % (dio4=2,95-2,93A). Основные рефлексы магнезиальных кальцитов закономерно изменяют свое положение на рентгенограммах в зависимости от содержания магния.

Доля кальцита в алевритовых глинах сартанского оледенения увеличивается снизу вверх по разрезу и достигает максимального содержания в переходной зоне сартан/голоцен (рис. 4). В это же время содержание промежуточных Mg-кальцитов и количество MgC03, входящего в его структуру, напротив, уменьшаются. В конце переходной зоны между верхним плейстоценом и голоценом Mg-кальцит исчезает (рис. 4). Высокомагнезиальные кальциты с содержанием MgC03 2835 мол.% присутствуют в четырех относительно тонких слоях донных осадков на глубине ниже 12 метров (керны KDP-01 и HDP-04).

Доломиты подразделяются на стехиометричные (dio4=2.885±0.0002Ä) и Са-избыточные доломиты (2,904Ä>dio4>2,89Ä) (McCarty et al., 2006). В структуре осадочных доломитов может присутствовать до 7 мол. %

избыточного СаСОз (Карбонаты..., 1987). В осадках озера Хубсугул присутствуют как стехиометричные, так и Са-избыточные доломиты.

Наряду с кальцитом, доломиты присутствуют в разных количествах во всех карбонатных слоях. Во многих слоях стехиометричный доломит сосуществует вместе с Са-избыточным доломитом.

В отложениях водосборного бассейна карбонаты представлены кальцитом и доломитом. В северо-восточной части обрамления оз. Хубсугул общее содержание карбонатов невысокое и составляет около 5%. Южная и юго-западная части характеризуются более высокими содержаниями карбонатов до 70 вес. %.

Моногидрокальцит Са[СОз]НгО впервые в природных условиях был установлен Сапожниковым и Цветковым (Сапожников, Цветков, 1959) в мелководкой зоне озера Иссык-Куль и долгое время считался редким минералом. В последние годы появилось много публикаций, в которых описывается наличие моногидрокальцита и возможные условия его образования, обзор этих работ приведен в статье (Dahl, Buchardt, 2006).

Присутствие моногидрокальцита в донных осадках озера Хубсугул впервые было установлено автором в 53-метровом керне KDP-01 (Жданова, 2005). Позже он был установлен в керне станции 4/1 и 81-метровом керне HDP-04 (Solotchina et al., 2009). Рентгеновские профили образцов донных осадков, в которых присутствует моногидрокальцит, характеризуются полным набором присущих ему дифракционных линий (рис. 5). Моногидрокальцит распространен в верхнем 20-метровой слое осадочного разреза озера Хубсугул (рис. 6). Обнаружение моногидрокальцита в озерных осадках на глубинах более 10 метров, что соответствует возрасту более 150 тыс. лет, позволяет отнести эту находку к разряду самых древних.

Общее количество карбонатов в осадках оз. Хубсугул складывается из трех составляющих: терригенные, хемогенные и биогенные. Разрушение коренных карбонатных пород, распространенных на западном, юго-западном и северо-восточном побережье озера, и последующий перенос их в виде обломков ледниками, реками и селевыми потоками, способствуют поступлению терригенных карбонатов (кальцита и доломита) в донные осадки.

Хемогенному образованию карбонатов в позднеплейстоценовое время способствовало увеличение минерализации и достаточное для их осаждения пересыщение по СаСОэ, что стало возможным благодаря сокращению притока вод в озеро и понижению его уровня. Изменение баланса между Са2+ и Mg + в водах озера стало причиной образования карбонатов разного состава. Хемогенные карбонаты представлены кальцитами разной степени магнезиальности с содержанием MgC03 от 0 до 12 мол.%. Mg-кальцит формируется согласно формуле

2<-)" Си К„

1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 Волновое число, см"

Рис. 5. Рентгеновские дифракционные профили (а) и ИК спектры (б) моно-гидрокальцита из плейстоценовых донных осадков озера Хубсугул (керн скважины НОР-04).

oí--

800

1200

1600

* %

доломит, %

0 4 8 12 0 4 8 12 16

1 ■ I . I ■ I l ■ I i l . I , I

E ~

2000

2400

2800

3200

3600

4000

4400

4800

5200

кальцит + низкомагнезиальный кальцит. % сумма карбонатов, %

1

Рис. 6. Вертикальные профили распределения карбонатов в керне скважины KDP-01. Буквами А-Е и темной штриховкой выделены области повторяющихся последовательностей смены осадочных слоев, содержащих Mg-кальциты и/или моногидрокальцит.

/ А*

кальцит + ^ ^

ни зкомагне знал мши

кальцит, % % %

0 10 20 30 40 0 4 8 12 0 4 8 12

I ■ I . I ■ I 1,1,1,1

MgcyCac=kM„(Mg,/Cai), где Mg|/Caj - молярное отношение в растворе, Mgc/Cac - молярное отношение в осажденном кальците, а kM« - коэффициент распределения Mg между карбонатом и жидкой фазой (Last, 1982). Поэтому для образования Mg-кальцитов необходимо либо высокое Mg/Ca отношение в воде, либо высокий коэффициент распределения Mg между карбонатом и жидкой фазой, зависящий от температуры (Last, 1982). Изменение Mg/Ca отношения в воде может быть вызвано несколькими причинами: 1) общим увеличением концентрации растворенных солей за счет сокращения объема воды озера и отсутствия стока; 2) избирательной экстракцией Са2+ при осаждении кальцита и, как следствие, обеднением им вод озера.

Благодаря экспериментальным данным (Hull, Turnbull, 1973; Brennwald et al., 2004) и исследованию условий образования моногидрокальцита в современных осадках озер (Last, De Deckker, 1990; Stoffers, Fishbeck, 1974; Taylor, 1975; Ricketts et al., 2001; Li et al., 2008) было установлено, что ключевыми факторами благоприятными для кристаллизации моногидрокальцита являются умеренная соленость воды, повышенное Mg/Ca отношение, пересыщение по отношению к карбонатам и высокое pH (>8.0). Считается, что следующие факторы вносят свой вклад в сохранение моногидрокальцита: повышенные концентрации Mg2+ и фосфат ионов (Giralt et al., 2001). Кроме особенностей химического состава вод озера, биологическая активность является важным фактором в образовании моногидрокальцита. Так, в озере Киву, этот карбонат встречается в ассоциации с обильными диатомовыми (Stoffers, Fishbeck, 1974) и цианобактериями (Taylor, 1975, Штеренберг, 1983; Li et al., 2008).

О биогенном происхождении части карбонатов свидетельствуют находки обломков или целых раковин остракод в плейстоценовых осадках, состоящих из кальцита.

Кварц, полевые шпаты и амфибол являются заведомо обломочными минералами. Кварц присутствует в значительных количествах как в донных осадках оз. Хубсугул, так и в отложениях водосборного бассейна. Среднее содержание кварца в водосборе озера составляет около 30%, его количество несколько уменьшается в юго-восточной, южной и юго-западной части озера, где преобладают неогеновые базальты и венд-кембрийские доломиты и известняки. Плагиоклаз в донных осадках представлен альбитом, о чем свидетельствуют спектры, полученные методами рентгенофазового анализа и ИК-спектроскопии. K-Na полевой шпат присутствует в следовых количествах, на дифракционных спектрах видна очень слабая линия 040, 002. Плагиоклаз, как и кварц, распространен повсеместно, среднее его содержание составляет 20%. Калиевый полевой шпат преобладает (от 10 до 25 %) на восточном и на

северо-западном побережье озера. Амфибол в донных осадках представлен роговой обманкой.

Глава 5. Закономерности формирования минерального состава донных осадков озера Хубсугул и связь с климатическими циклами

Современный климат Монголии характеризуется резкой континентальностью с большими амплитудами суточных и годовых температур воздуха и малым количеством атмосферных осадков, что обусловлено наличием окруженных горными хребтами обширных котловин и географическим положением в глубине континента, на пределе возможного влияния атлантических и тихоокеанских воздушных масс (Дорофеюк, Тарасов, 1998).

Литологические, палинологические, геохимические и другие исследования донных отложений озера Хубсугул (Севастьянов, Дорофеюк, 1992; Дорофеюк, Тарасов, 1998; Федотов и др., 2001; Fedotov et al., 2004; Prokopenko et al., 2005; Prokopenko et al., 2007; Наранцэцэг, 2007) позволили установить закономерности изменения климата на данной территории. Основываясь на этих результатах, были выявлены особенности формирования минерального состава оз. Хубсугул в зависимости от климатических циклов.

Донные осадки оз. Хубсугул, поднятые гравитационными трубками, по временной шкале относятся к верхнему плейстоцену (сартанскому оледенению) - голоцену. Рассмотрим три этапа формирования донных отложений: верхнеплейстоценовый, переходный между плейстоценом и голоценом и голоценовый (таблица 5.1).

Верхнеплейстоценовый этап (27000-14800 лет). Большинство современных озер Северной Монголии в течение последнего ледникового максимума пересыхали или не существовали (Виппер и др., 1981; Feng et al., 2005, Prokopenko et al., 2009). Что касается оз. Хубсугул, то в период последнего оледенения уровень озера был ниже современного, по крайней мере, на сотню метров (Fedotov et al., 2004; Prokopenko et al., 2005).

Из-за очень низкого содержания или полного отсутствия ключевых биологических индикаторов изменения климата, таких как пыльца, диатомовые и т.д. в ледниковых осадках оз. Хубсугул, их минеральный состав представляет особый интерес в качестве потенциального источника информации об изменениях окружающей среды в регионе.

Детальное исследование карбонатов позволяет подразделить верхнеплейстоценовый этап на две части: в нижней части преобладает Mg-кальцит с содержанием MgC03 от 5 до 10 мол. %, в то время как в верхней части возрастает количество кальцита, а Mg-кальцит находится в

подчиненном количестве и содержание в нем MgC03 не превышает 5 мол. %. Смена промежуточного Mg-кальцита на низко-Mg-кальцит может быть связана с изменением климата в регионе с менее холодного и очень сухого на очень холодный и менее сухой. Подобный вывод может быть сделан на том основании, что количество Mg, входящего в структуру кальцита, зависит от концентрации Mg в воде и температуры воды (Last, 1982).

Таблица 5.1. Генерализованная схема различных индикаторов изменения климата, установленных при исследовании донных осадков озера Хубсугул

о —

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000 21000 22000 23000 24000 25000 26000 27000 -

Or им

(00ЩЛЗ

стрптиграф шкала)

Прихуб-

С)П.11.Я

Коллектив .. 2007)

Теплый п влажный

Огноаггельнс теплый

И С\ ЧО ¡ Í

иенеетепльи и с\ кои

Теплый и влажный

Холодный и сухой

Теплым п сухой

Очень холодный о сухой

Менее холодный и очень сухой

ЛИГ». Hífií'KX'kíl

описание

(Прокопенко II лр .ÍIXK)

Эт.и тигельная черта - тонкая слоистость, светлосерая

окраска повышенное содержание глинистой компоненты

—

5. =

с о

5 Ч

% 2 2 О

Длапмхшая .КЛОНИСЬ

(Прокопенко и др.. 21HJ7)

Новое увеличение содержания диатомовых

Снижение

общего содержания диатомовых.

Массовое развитие планктонных

6(1 JOB

диатомовых

Уменьшение количества диатомовых

Рост числа бентосных форм

Гмш I Mil 4I4W NMpKCpbt

(Нлранцецсг. 2007)

Увеличение содержания Ц TÍO,, N, С,,,,; уменьшение содержания Са, Sr.

Низкие содержания N, С......

Повышенные содержания Са, Sr, С.

Низкое содержание N, С,(1Г SiOyilll>I. Высокие содержания Са, Mg. Ва, Rb, Sr.

MauvpiKHUw-Mie iuuuk« тори

Повышенные содержания пллнта к смектитовых слоев в нллит-смектнте. Карбонаты отсутствуют в глубоководных осадках.

Исчсист Mg-кальиит. Снижается общее содержание карбонатов

Увеличение содержания ихнгг-смектпта

U КП|ЮОН.1ГОВ

Нм'жое содержание >Ш1гта н смсшгговых :.тосв в илл11Т-смсktiitc Прис\тств\ет биотит Содержание М^-клльцнт; снижпется и и^сь он

представлен ншкочагне шальной

рячиостьм iMiiC'O,до 5 мол"«).

Ни (кос содержание идшта л смсктитовы\ глоев в н ллт-сместите Среди карбонатов преобладают М^-клльшггы с содержанием MgCO^ т 5 до in мод "и

*%'($*#&&)+#%'**%&&$)#('()%$'+)#('*)#%&()

Что касается глинистых минералов, то для верхнеплейстоценовых осадков характерно низкое содержание иллита (10-15%) и смектитовых слоев в иллит-смектите (около 30%).

Известно (Chamley, 1989; Hillier, 1995, White, Blum, 1995), что влажный и теплый климат благоприятен для формирования смектитов, в то время как низкие температуры и аридные условия не позволяют осуществить до конца схему гидролиза алюмосиликатов, богатых калием, в иллиты и далее в иллит-смектиты и смектиты (Годовиков, 1983).

Таким образом, в условиях холодного и сухого климата, который господствовал на данной территории в течение сартанского оледенения, выветривание пород водосборного бассейна оз. Хубсугул заканчивалось образованием иллита и иллит-смектита с низким содержанием смектитовых слоев. Об усилении физического выветривания в данное время свидетельствует увеличение содержания обломочных минералов (кварца, полевых шпатов), а также присутствие неизмененного биотита в верхнеплейстоценовых осадках керна станции 14/3 (северная часть озера). Переходный этап между плейстоценом и голоценом (14800-10000 лет). В этот временной период наблюдаются наиболее резкие колебания климатических параметров. По результатам радиоуглеродного датирования донных осадков удалось определить возраст начала подъема уровня озера, который был связан с климатическими изменениями в байкальском регионе, и отнести его к эпохе бёллинг (14670-14090 лет) (Prokopenko et al., 2003), первой волне дегляциального потепления в северном полушарии (Stuiver et al., 1995).

На данном этапе осадконакопления в минеральном составе донных осадков также выделяется ряд особенностей. Происходит увеличение общего содержания карбонатов в осадках, относящихся к потеплению бёллинг-аллерёд (14700-12800 лет), что может быть связано с возрастание доли выноса в Хубсугул карбонатной составляющей в период деградации ледников и вечной мерзлоты, а также с расцветом популяции остракод (Федотов и др., 2001). Mg-кальцит исчезает к концу переходной зоны, что согласуется с повышением уровня воды в озере и, следовательно, снижением ее минерализации.

Среди особенностей поведения глинистых минералов в это время можно выделить резкое увеличение содержания иллит-смектита, хотя количество в нем смектитовых слоев остается на уровне 35%. Такое повышение содержания иллит-смектита может отражать динамику изменения климата в сторону увлажнения и повышения температур.

Голоценовый этап (10000 - 0 лет) характеризуется глобальным потеплением и увлажнением климата. Для донных осадков, сформировавшихся в голоцене, характерно повышенное содержание иллита и высокие концентрации смектитовых слоев в структуре иллит-

смектита. Как уже упоминалось выше, для образования сметитов благоприятен теплый и влажный климат, который способствует интенсификации процессов химического выветривания и, как следствие, формированию иллит-смектитов с высоким содержанием смектитовых слоев до 70-80%.

Несмотря на то, что карбонатно-кальциевая система водной толщи озера находится в состоянии пересыщения относительно твердой фазы СаСОз (Бадрах и др., 1976; Шпейзер и др., 1973) и содержание растворенного органического вещества невелико (Атлас.., 1989), в голоценовых осадках карбонаты отсутствуют, за исключением южной станции 2/1, где они представлены терригенными доломитами. Это обстоятельство А.П. Федотов с соавторами (Федотов и др., 2001) объясняет существенным недосыщением поровых растворов голоценовых осадков компонентами карбонатной системы относительно СаСОз, что связано с накоплением в донных отложениях свободной углекислоты, образующейся при деструкции и минерализации захороненного органического вещества.

Таким образом, содержание иллита, концентрация смектитовых слоев в иллит-смектите, наличие или отсутствие карбонатов, а также их состав являются основными минералогическими индикаторами изменений климата, характерными для данного региона.

Заключение

Проведенные минералого-кристаллохимические исследования голоцен-плейстоценовых донных осадков оз. Хубсугул и аллювиальных отложений его водосборного бассейна позволили установить минеральный состав донных осадков, выявить распределение минералов в осадочном разрезе и оценить вклад терригенной составляющей. Применение метода математического моделирования рентгеновских дифракционных профилей способствовало детальному изучению глинистой компоненты осадка и обнаружению в ней минералогических индикаторов изменения условий выветривания в водосборном бассейне озера. Состав и кристаллохимия карбонатов донных осадков оз. Хубсугул являются важными индикаторами изменений палеогидрологических и палеоклиматических условий в его водосборном бассейне. Так, содержание Mg-кальцита и количество Mg, входящего в его структуру, являются чувствительными показателями уменьшения или увеличения водного баланса бассейна. Смена осадочных слоев, содержащих моногидрокальцит и промежуточный магнезиальный кальцит, является результатом изменения Mg/Ca отношения в воде озера. Изучение осадочной летописи озера Хубсугул показало, что условия благоприятные

как для образования, так и для сохранения моногидрокальцита

устанавливались периодически в прошлом и существовали в течение

длительного периода времени.

Список работ по теме диссертации

1) Столповская В.Н., Солотчина Э.П., Жданова А.Н. Количественный анализ неглинистых минералов донных осадков озер Байкал и Хубсугул методом ИК-спектроскопии (в связи с палеоклиматическими реконструкциями) // Геология и геофизика, 2006. Т. 47, № 6. С. 778-788.

2) Solotchina Е.Р., Prokopenko A.A., Kuzmin M.I., Solotchin P.A., Zhdanova A.N. Climate signals in sediment mineralogy of Lake Baikal and Lake Hovsgol during the LGM-Holocene transition and the 1-Ma carbonate record from the HDP-04 drill core // Quaternary International, 2009. V. 205. P. 38-52.

3) Жданова A.H. Состав, структура и кристаллохимия глинистых минералов донных осадков озера Хубсугул // Материалы XLI международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс». Новосибирск. 2003. С. 28-29.

4) Основные результаты научно-исследовательских работ ОИГГиМ СО РАН по приоритетным направлениям фундаментальных исследований за 2003 год// Солотчина Э.П., Столповская В.Н., Шульженко С.Г., Жданова А.Н./ 2004. С .47.

5) Жданова А.Н. Состав и структура глинистых минералов донных осадков озера Хубсугул как показатель изменения климата в Центрально-Азиатском регионе // Материалы XV молодежной научной конференции «Геология и геоэкология Европейской России и сопредельных территорий», посвящ. памяти К.О. Кратца. Санкт-Петербург. 2004. С. 76-78.

6) Zhdanova A.N. X-ray diffraction and IR-spectroscopy of bottom sediments in Lake Hovsgol for paleoclimatic reconstructions // Mitteilungen der Osterreichischen Mineralogischen Gesellschaft. 2004. С. 110.

7) Жданова А.Н. Моногидрокальцит в донных осадках озера Хубсугул (Монголия) // Материалы XXI Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика». Иркутск, 2005. С.142-143.

8) Devyatova A.Yu., Zhdanova A.N., Krivonogov S.K., Solotchina E.P. GIS modeling of the sedimentation in the Khovsgol Lake, Northern Mongolia // Third International Conference Environmental Change in Central Asia, Ulaanbator, Mongolia: Extended Abstracts. Geographica Oekologica Journal of MOLARE Research Centre, 2005. V. 3. P. 29.

9) Zhdanova A.N., Solotchina E.P., Kuzmin M.I., Prokopenko A.A., Kalugin I.A., Solotchin P.A. Mineralogy and crystallochemistry of Pleistocene-Holocene sediments of lake Khovsgol: paleoclimatic from watershed // Third International Conference Environmental Change in Central Asia. Ulaanbator, Mongolia: Extended Abstracts. Geographica Oekologica Journal of MOLARE Research Centre, 2005. V. 3. P. 118-120.

10)Zhdanova A.N., Solotchina E.P. Carbonate minerals in Late Pleistocene sediments of Lake Hovsgol, Mongolia: implications for the paleoclimatic changes // Geophysical Research Abstracts. V. 10. EGU2008-A-06274.2008.

11) Жданова A.H. Состав карбонатных минералов донных осадков озера Хубсугул (Монголия) как отражение изменения химического состава вод при переходе от позднего плейстоцена к голоцену // Материалы четвертой сибирской конференции молодых ученых по наукам о Земле. Новосибирск, 2008. С. 116-117.

12) Жданова А.Н. Глинистые минералы в осадках оз. Хубсугул (Монголия) по данным моделирования XRD профилей: связь с палеоклиматом // Материалы Всероссийской молодежной научной конференции «Минералы: строение, свойства, методы исследования». Миасс, 2009. С. 145-147.

13) Жданова А.Н., Солотчина Э.П. Генезис карбонатов в донных осадках озера Хубсугул (Монголия) II Материалы XXIII Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика». Иркутск, 2009. С. 156-

14) Солотчина Э.П., Жданова А.Н., Солотчин П.А. Моделирование сложных ХИО профилей глинистых минералов в многокомпонентных системах // Материалы 1-ой Всероссийской научной конференции «Методы исследования состава и структуры функциональных материалов». Новосибирск, 2009. С. 15-16.

157.

\

Подписано к печати 28.02.2011 Формат 60x84x16. Бумага офсет N 1. Гарнитура Тайме. Офсетная печать. Печ. Л. 1.0. Тираж 100. Заказ 17

630090, Новосибирск, просп. Коптюга, 3

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Жданова, Анастасия Николаевна

Введение

Глава 1. Геологический очерк бассейна озера Хубсугул

1.1 Геолого-геоморфологическое строение котловины озера Хубсугул

1.2 Геологическое строение бассейна озера Хубсугул.

1.3 Вулканизм.

1.4 Оледенения.

1.5 Геоморфологические уровни, террасы.

1.6 Изменения уровня озера.

1.7 Гидрохимическая и гидрогеологическая характеристика питающей провинции Хубсугула

Глава 2. История изучения донных осадков озера Хубсугул

2.1 Вещественный и химический состав донных осадков озера Хубсугул.

2.2 Литология донных отложений оз. Хубсугул.

Глава 3. Материалы и методы исследования

3.1 Метод рентгенофазового анализа.

3.2 Метод ИК-спектроскопии.

3.3 Метод РФА СИ.

3.4 Метод лазерной гранулометрии.

Глава 4. Минералогия донных осадков и береговых отложений озера Хубсугул

4.1 Слоистые силикаты

4.1.1 Каолинит.

4.1.2 Хлориты.

4.1.3 Слюды.

4.1.4 Смектиты.

4.1.5 Смешанослойные минералы.

4.2 Карбонаты

4.2.1 Кальцит.

4.2.2 Доломит.

4.2.3 Моногидрокальцит.

4.2.4 Физико-химические условия растворения и осаждения карбонатов

4.2.5 Генезис карбонатов в донных осадках оз. Хубсугул

4.3 Кварц.

4.4 Полевые шпаты.

4.5 Амфибол

Глава 5. Закономерности формирования минерального состава донных осадков озера Хубсугул и связь с климатическими циклами

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Минералогия голоцен-плейстоценовых донных осадков озера Хубсугул, Монголия"

Актуальность исследований

Выявление индикаторных кристаллохимических и структурных характеристик породообразующих минералов и реконструкция на базе полученной информации условий и процессов, при которых происходило формирование осадочной оболочки Земли, - одна из фундаментальных задач геологии. Проблема минералов-индикаторов актуальна при изучении самых разнообразных геологических процессов. Глинистые минералы - наиболее распространенные и исключительно разнообразные компоненты осадочной оболочки литосферы. Они слагают около 70% осадочного чехла континентов и около 15% - океанов. Проблема генезиса высокодисперсных глинистых минералов в корах выветривания, почвах, озерных и морских осадках, осадочных породах не утрачивает своей актуальности, несмотря на многочисленные исследования. Глинистые минералы являются универсальным источником информации об областях питания, физико-химических условиях выветривания, переноса вещества, обстанов-ках седиментации и формирования осадочных толщ. Другой группой минералов, «наиболее перспективных для изучения геологического прошлого, особенно внешних сфер, являются карбонаты» (Карбонаты., 1987). Они отличаются широким спектром изоморфных замещений, степенью порядка/беспорядка в структуре.

Работа нацелена на поиск минералогических и кристаллохимических индикаторов изменений палеоклимата внутриконтинентальной Евразии в голоцен-плейстоценовых осадках оз. Хубсугул.

Кристаллохимический анализ слоистых силикатов и карбонатов из глубоководных осадков внутриконтинентальных озер является важной составляющей исследований ИГМ СО РАН по Программе НИР «Основные закономерности развития природной среды и климата Сибири в кайнозое и прогноз их влияния на устойчивость эко- и геосистем» в рамках приоритетного направления СО РАН-65.7.12

Цель работы - установить закономерности формирования минеральных ассоциаций в голоцеп-плейстоценовых донных осадках оз. Хубсугул.

Задачи исследований:

1. Методами рентгеновской порошковой дифрактометрии и ИК-спектроскопии определить минеральный состав голоцен-плейстоценовых донных осадков озера Хубсугул.

2. В поликомпонентных осадках озера для ледниковых и межледниковых интервалов установить различия между ассоциациями тонкодисперсных слоистых силикатов; методом моделирования сложных рентгеновских дифракционных профилей слоистых силикатов выявить их количественные соотношения, кристаллохимические и структурные особенности.

3. Выделить совокупность карбонатных минералов, присутствующих в осадках, установить их распределение в разрезах, проследить эволюцию состава карбонатов во взаимосвязи с колебаниями уровня озера, соленостью и общей щелочностью вод.

4. Выявить взаимосвязь минерального состава донных осадков озера и аллювиальных отложений его локальных водосборов, оценить роль терригенной составляющей в процессе осадконакопления.

Фактический материал и методы исследования

Образцы голоцен-плейстоценовых донных осадков озера Хубсугул (Монголия), полученные в рамках международного проекта «Hovsgol Drilling Project» и интеграционного проекта СО РАН "Озеро Хубсугул -летопись внутрикоитинетальных тектонических, вулканических и климатических событий кайнозоя", предоставлены директором Института геохимии СО РАН академиком М.И. Кузьминым, директором Института лимнологии СО РАН академиком МА. Грачевым (г. Иркутск) и д.г.-м.н. ИА. Калугиным (Институт геологии и минералогии СО РАН, г. Новосибирск). Образцы аллювиальных отложений, отобранные из 80 локальных водосборов в обрамлении озера Хубсугул, были предоставлены к.г.-м.н. С.К. Кри-воноговым (Институт геологии и минералогии СО РАН, г. Новосибирск). В общей сложности проанализировано более 500 образцов озерных осадков и береговых отложений.

В работе использовался комплекс методов, среди которых базовым является рентгеновская порошковая дифрактометрия (XR.D-анализ). Кроме определения общего минерального состава отложений, оригинальным методом моделирования XRD-профилей слоистых силикатов проводилась дифференциальная диагностика индивидуальных минеральных фаз, установление их количественных соотношений и кристаллохимических характеристик в многокомпонентных образцах глинистых пород. Выявление совокупности присутствующих в анализируемых осадках карбонатных фаз, определение точного положения и интегральной интенсивности аналитических дифракционных пиков каждой из них и их количественных соотношений выполнено разложением сложных Х1Ш-профилей карбонатов с помощью функции Пирсона VII в интервале углов 28-32° (20 Си Ка). При этом переменными являлись интенсивность линии, ее полуширина и параметр формы. Метод ИК-спектроскопии применен для количественного анализа основных неглинистых компонентов осадков, а именно - кварца, плагиоклаза, карбонатных минералов и биогенного кремнезема. Определение проводилось по калибровочным графикам, устанавливающим зависимость оптической плотности в максимуме аналитической полосы поглощения оцениваемого компонента от его концентрации в пробе. Кроме того, использованы результаты анализа осадков методами лазерной гранулометрии и РФА СИ, выполненного к.г.-м.н. П.А. Солотчиным (ИГМ СО РАН), а также методом сканирующей электронной микроскопии, выполненного А.А. Прокопенко (Университет Южной Каролины, Колумбия, США). г

Защищаемые положения

1. Основными минералами голоцен-плейстоценовых осадков оз. Хубсу-гул являются слоистые силикаты (мусковит, биотит, иллит, хлорит, каолинит, иллит/смектит, хлорит/смектит), карбонаты (кальцит, кальциты и доломиты с разным соотношением Са и моногидрокальцит), а также кварц, полевые шпаты, амфибол и гипс.

2. Ассоциации и кристаллохимические особенности слоистых силикатов в осадочной летописи оз. Хубсугул являются индикаторами условий выветривания в его водосборном бассейне. Разнообразие слоистых силикатов и распределение их в разрезах позволяют реконструировать климатические изменения в данном регионе, отвечающие временному интервалу плейстоцен - голоцен.

3. В осадках оз. Хубсугул аутигенные карбонаты характерны для временных интервалов, на протяжении которых преобладал сухой и холодный климат. Сокращение объема вод озера в эти периоды привело к росту солености, общей щелочности вод и изменению Mg/Ca отношения в ней, вследствие чего стало возможным образование Mg-кальцитов и моногидрокальцита.

Научная новизна

Впервые были проведены комплексные исследования минерального состава голоцен-верхнеплейстоценовых осадков оз. Хубсугул. Образцы получены гравитационными трубками в виде коротких кернов (максимальная длина кернов составляет 174 см), и плейстоценовых осадков, возраст которых достигает 1 млн. лет, полученных при глубоководном бурении (длина кернов 53 и 81 м); станции отбора кернов охватывают всю акваторию озера. Изучена глинистая компонента осадка, проведена идентификация слоистых силикатов в сложных смесях.

Впервые детально изучена минералогия карбонатов донных осадков оз. Хубсугул. Установлено, что карбонаты в осадках озера представлены Mg-кальцитами различной степени магнезиальности, кальцитом, сте-хиометрическим и Са-избыточными доломитами и моногидрокальцитом. Впервые обнаружен достаточно редкий метастабильный водный карбонат — моногидрокальцит (Са[С03]- Н2О) на глубинах более 10 метров, что отвечает возрасту более 150 тыс. лет. Это позволяет отнести данную находку к разряду самых древних среди известных (Dahl, Buchardt, 2006). Выявлены условия его формирования и сохранения в озерных осадках. Впервые показан вклад терригенной и аутигенной составляющих в карбонатную седиментацию озера и установлены локальные источники сноса вещества в бассейне озера.

Практическое значение

Выполненные детальные исследования минерального состава донных осадков оз. Хубсугул позволили выявить специфические минералогические индикаторы изменения климата и окружающей среды в Центрально-Азиатском регионе. Наиболее чувствительными индикаторами такого изменения среди глинистых минералов являются иллиты и смешанослойные иллит-смектиты. Показана связь минералогии карбонатов с климатическими циклами и изменением водного баланса оз. Хубсугул. Минералогические индикаторы теплых и холодных периодов, а также переходных зон, установленные при изучении коротких кернов, являются вполне самостоятельным критерием в палеоклиматических реконструкциях и позволяют интерпретировать климатическую летопись оз. Хубсугул и по глубоководным буровым кернам на протяжении последнего 1 млн. лет.

Личный вклад автора

Диссертация является обобщением результатов исследований, выполненных самим соискателем и при его непосредственном участии в период с 2000 по 2010 г. в лаборатории структурных методов анализа Аналитического центра ОИГГМ СО РАН (с 2005 г. в лаборатории кайнозоя, палеоклиматологии и минералогических индикаторов климата, ИГМ СО РАН). Автором осуществлялась пробоподготовка образцов для рентгеновского дифракционного и ИК-спектроскопического анализов, съемка их на приборах и расшифровка фазового состава осадков. В ходе работы были исследованы 13 коротких кернов (длиной от 56 до 174 см), 2 буровых керна (длиной 53 и 81 м), а также образцы пород водосборного бассейна. В общей сложности проанализировано более 500 образцов. Соискателем освоен метод математического моделирования рентгеновских дифракционных профилей слоистых силикатов в многокомпонентных системах и успешно применен для их диагностики, выявления кристаллохимических особенностей и количественных соотношений этих минералов в исследуемых осадках. Автором выполнено разложение сложных карбонатных XRD-спектров на индивидуальные пики моделированием их формы функцией Пирсона VII. При непосредственном участии соискателя разрабатывалась методика ИК-спектроскопического количественного анализа основных неглинистых компонентов осадков оз. Хубсугул - кварца, плагиоклаза, карбонатных минералов и биогенного кремнезема - с использованием калибровочных графиков. Все ИК-спектроскопические анализы выполнены автором. Проведено обобщение результатов изучения минерального состава, кристаллохимии глинистых и карбонатных минералов донных осадков, полученных из коротких кернов и кернов скважин глубоководного бурения в разных частях акватории оз. Хубсугул, и аллювиальных отложений его водосборного бассейна. Полученные данные использованы для палеоклиматических реконструкций.

Публикации и апробация работы

По теме диссертации опубликовано 14 работ; из них 2 - статьи в рецензируемых журналах, 12 - материалы и тезисы докладов конференций.

Результаты исследований включались в перечень важнейших научных достижений Института: "Основные результаты научно-исследовательских работ ОИГГМ СО РАН по приоритетным направлениям фундаментальных исследований" (Новосибирск, 2003, 2008). Материалы диссертации докладывались и обсуждались на совещаниях и конференциях: на Международных студенческих конференциях (2001, 2003 г.) в г. Новосибирске, на конференции, посвященной памяти К.О. Кратца «Геология и геоэкология Европейской России и сопредельных территорий», г. Санкт-Петербург (2004 г.); на Всероссийской молодежной конференции «Строение литосферы и геодинамика» в г. Иркутске (2005, 2009 г.), на 3-й международной конференции «Изменения окружающей среды и климата в Центральной Азии» в г. Улан-Батор, Монголия (2005 г.), на Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле, г. Новосибирск (2008 г.), на конференции "Минералы: строение, свойства, методы исследования"в г. Миасс (2009 г.).

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, общим объемом 214 страниц, и сопровождается 43 рисунками и 20 таблицами. Список использованной литературы составляет 114 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Минералогия, кристаллография", Жданова, Анастасия Николаевна

Первые результаты исследования донных осадков Хубсугула были получены в рамках проведения Советско-Монгольской Хубсугульской экспедиции (Алтунбаев, Самарина, 1977). Было установлено, что верхний слой осадков озера представляет собой рыхлые глинистые илы, которые глубже сменяются более плотными глинами. Кроме того, был сделан вывод о повсеместном распространении в осадках карбонатов. В более поздних работах (Голубев, 1992; Федотов и др., 2001) также приводились сведения о двухслойном типе осадков (верхний слой - рыхлые илы, нижний - вязкие голубые глины) и в качестве вероятной причиной этого назывались климатические изменения, происходившие в Прихубсугулье на рубеже верхний плейстоцен/голоцен.

В 1995-1996 гг. в рамках Монголо-Американской совместной экспедиции под руководством П. Хосбаяра и Ж. Пек, были отобраны колонки донных отложений длиной от 30 до 227 см в юго-восточной части озера. С шагом 1 см были определены магнитная восприимчивость, влажность и плотность осадков, выполнен палинологический анализ и определен видовой состав остракод. Радиоуглеродные датировки, полученные с глубины 18 см по колонке 96-04-06, составили 12220±60 лет.

В 1998 г. донные отложения озера Хубсугул изучались П. Б. Виппером и Н. И. Дорофеюк в составе Палеоботанического отряда совместной Советско-Монгольской комплексной биологической экспедиции. Керн длиной 220 см был отобран в северной части Хатгальского залива в 200 м от западного берега (50°32"с.ш., 100о10мв.д.), глубина воды в точке отбора керна - 2,8 м. Кроме литологического описания колонки керна проведены диатомовый и палинологический анализ через 2-3 см. Впервые получены 2 радиоуглеродные даты: 5800±100 и 3910±60 лет по образцам торфа с глубины 190-202 см и 100-112 см, соответственно (Дорофеюк, Тарасов, 1998). Палинологические данные показали, что в течение позднего голоцена происходило увеличение площадей, занятых степями, а в лесных сообществах повышалась роль лиственницы.

В 1999 году в северной части озера (51°27"45' с.ш., 100°34,,25' в.д., глубина 160 м) с помощью гравитационного пробоотборника была отбра-на колонка грунта длиной 110 см (Федотов и др., 2001). Были выполнены литологическое описание, определение влажности грунта, биогенного кремнезема, содержания диатомовых, палинологический анализ, а также определение остракод. В колонке выделено 4 слоя: 1 и 2 (0-74 см) - диа-томосодержащие илы; 3 (74-82 см) - бездиатомовые илы темно-зеленовато-серого цвета и 4 (82-110 см) - плотная глина с линзами песка. Наиболее резкие изменения всех параметров отмечены на границе слоев 3 и 4, а так/ же внутри слоя 3, который рассматривается как переходная зона. Авторы статьи (Федотов и др., 2001) предполагают, что выявленные изменения маркируют границу между плейстоценом и голоценом, по аналогии с осадками оз. Байкал. На этой границе отмечено резкое изменение содержания биогенных карбонатов, а в верхней части слоя 4 обнаружено большое количество раковин остракод родов Cytherissa и Candona.

С 2001 года осуществлялся проект «Комплексные исследования озера Хубсугул: новейшая геологическая история и изменения природной среды и климата в западной части Байкальского рифта» в рамках Соглашения между СО РАН и AHM Монголии. Цель проекта - получение надежных данных об истории формирования Хубсугульской впадины, эволюции природной среды, климата и биологических сообществ для корреляций с другими внутриконтинентальными осадочными бассейнами (и в первую очередь - с Байкальской впадиной) и прогноза дальнейших глобальных изменений климата. В рамках этого проекта началось комплексное изучение донных осадков оз. Хубсугул для составления его палеоклиматической л етописи и сравнение ее с Байкальской.

Были проведены экспедиции по сейсмическому профилированию и по отбору верхнего слоя осадков до глубины 180 см с использованием гравитационных трубок. Пробурено две скважины: KDP-01 глубиной 53 м и HDP-04 глубиной 81 м. Результаты сейсмического профилирования показали, что максимальная мощность осадков (свыше 180 м) отмечается в глубоководной части озера, где выделяются пять толщ, разделяемых угловыми несогласиями (Федотов и др., 2002).

Полученные результаты радиоуглеродного датирования (Prokopenko et al., 2005) позволяют уверенно связать смену характера осадконакопле-ния в озере Хубсугул с окончанием последнего ледникового периода, а также по возрасту мелководных фаций определить время начала подъема уровня озера. На основе возрастной модели были рассчитаны скорости осадконакопления в голоцене и в переходной зоне между плейстоценом и голоценом в различных участках дна озера (Prokopenko et al., 2005).

При всей успешности проделанной работы, оказался недостаточно изученным минеральный состав донных осадков оз. Хубсугул, особенно глинистых минералов. Отсутствие или незначительное количество в плейстоценовых осадках оз. Хубсугул биогенного кремнезема, (являющегося основным палеоклиматическим индикатором в байкальских осадках), не позволяло сравнивать палеоклиматические условия двух озер по этому показателю. Вместе с тем, работы по изучению абиогенной части глубоководных байкальских осадков (Кузьмин и др., 2000; Солотчина и др., 2001, 2004) показали, что состав и количественные соотношения минералов, их кри-сталлохимические параметры содержат ценнейшую информацию об эволюции природной среды и климата в водосборном бассейне озера. Первые исследования осадков озера Хубсугул дали обнадеживающие результаты (Солотчина и др., 2003).

Ряд работ, непосредственно посвященных изменениям состава глинистых минералов донных осадков озера Байкал, подтвердили обусловленность стратиграфической цикличности осадков с изменениями климата (Melles et al, 1995; Yuretich et al., 1999; Кашик, Мазилов, 1997; Fagel et al., 2003, 2007). Однако, данные разных авторов оказались трудно сопоставимыми из-за различий в методиках подготовки образцов и расшифровки дифракционных спектров. Так, С.А. Кашик и В.Н. Мазилов (Кашик, Мазилов, 1997) использовали фракцию <1 ¿¿m, готовили ориентированный препарат центрифугированием, идентификацию глинистых минералов и количественную оценку их содержания в пробах проводили с помощью метода пересчета химических анализов на минеральные фазы, установленные рентгеновской дифрактометрией. М. Меллес и др. (Melles et al., 1995) использовали фракцию <2 /¿m, препарат готовили с использованием вакуумной фильтрации. Полуколичественный анализ содержания минералов в пробах был выполнен ими по программе " Macdiff", относительные содержания глинистых минералов были определены с помощью эмпирических весовых факторов и внутреннего стандарта M0S2. Р. Юретич с соавторами (Yuretich et al., 1999) работали также с фракцией <2 \im, но ориентировали препарат простым намазыванием на предметное стекло, а для полуколичественных оценок минерального состава проб использовали программу "Jade"(версия 2.0). При попытке сравнить данные, полученные в Германии и США, были выявлены значительные различия аналитических результатов (Yuretich et al., 1999), которые из-за различия в методиках оказалось невозможно корректно сравнивать. Поэтому появилась необходимость тщательного минералогического изучения осадков Хубсугула на новом уровне -по единой методике на всей площади и по всему разрезу. В работе использовался разработанный при изучении байкальских осадков метод структурного моделирования порошковых дифракционных спектров глинистых минералов, позволяющий анализировать неразделенные на фракции исходные образцы, что представляется наиболее перспективным для получения надежных воспроизводимых результатов (Solotchina et al., 2002).

В настоящее время ведутся всесторонние исследования осадков из буровых кернов KDP-01, HDP-04 и HDP-06 (Special Issue QI, 2009).

2.2. Литология донных отложений оз. Хубсугул

Дитологическое строение осадочного чехла

На основании предыдущих исследований (Кузнецов и др., 1973) выделяется несколько участков, различающихся по условиям осадконакоп-ления: центральная глубоководная котловина, ее западный и восточный склоны, крупные открытые заливы и в разной степени изолированные небольшие заливы. Донные отложения центральных частей крупных заливов сходны с глубоководными осадками открытой части озера. Особо следует выделить по характеру осадконакопления южный Хатгальский залив (Алтунбаев, Кулаков, 1977). Здесь преобладают алевритовые илы с высоким содержанием карбонатов (более 50%). Осадки небольших заливов отличаются большей гранулометрической однородностью и значительными примесями органического детрита. Верхней границей распространения пелагических илов является 50-метровая изобата (Атлас, 1989). На меньших глубинах располагаются осадки, характерные для склонов, они отличаются от глубоководных по цвету и по механическому составу.

В южной части озера мощность донных осадков достигает 350 метров, в северной - 550 метров. Зона максимальной мощности осадков в последней несколько смещена к северу и востоку от района наибольших глубин озера. Смещение к северу может быть связано с повышенным темпом накопления осадков в устьях рек. Смещение к востоку отражает усиление асимметричности впадины в процессе её развития. Дно Хубсугула сложено водонасыщенными осадками (Зорин и др., 1989).

В 1980-1988 гг. проводились геотермические исследования (Голубев, 1992), в ходе которых были измерены теплопроводность, влажность и пористость осадков на четырех уровнях: 0,2; 0,4; 1,2; 2,0 метра от поверхности осадка. Из 27 станций с полным погружением зонда на 1-1,5 м однослойный тип разреза установлен на 15 станциях, а двухслойный на 12. Верхний горизонт осадков сложен рыхлыми темно-серыми и светло-серыми илами; нижний - плотными желтовато-бурыми и вязкими голубовато-серыми глинами, иногда с примесью песка и более грубозернистого материала. Местами плотные глины почти не прикрыты рыхлым слоем верхнего горизонта. Большая мощность неуплотненного ила характерна для осевой части впадины. Рыхлый верхний горизонт осадков отлагался предположительно в течение голоцена (Голубев, 1992). Плотные глины, описанные в вышеприведенных работах В. X. Алтунбаева, В. С. Кулакова, А. В. Самариной и В. А. Голубева, по внешнему облику и физическим свойствам аналогичны плотным глинам озера Байкал, накопление которых связывается с условиями последней ледниковой эпохи.

Результаты сейсмопрофилирования донных отложений оз. Хубсугул позволили выделить 5 осадочных толщ, разделенных между собой несогласиями с углами от 3° до 20°. Верхняя толща (I) (молодые осадки) имеет мощность 5-6 м; толща (II) - 8-9 м; толща (III) - 21-23 м; толща (IV) - более 180 м, далее сигнал затухает, не достигнув фундамента (Федотов и др., 2002).

Хубсугул - крупный водоем, поэтому процесс механической дифференциации осадочного вещества в нем выражен довольно отчетливо. Этому способствуют большие глубины, спокойный рельеф большей части дна. Ветровое перемешивание сказывается на разносе и осаждении осадочного материала, вероятно, лишь в сравнительно мелководных заливах. Малое количество постоянных водотоков, небольшая их водоносность обусловливают незначительное количество поступающего в озеро осадочного материала, основная масса которого вносится в летний период. Результаты па-леомагнитных исследований 53-х метрового керна донных осадков озера, полученного в 2003 г. в рамках Российско-Монгольского проекта, подтвердили это предположение (Fedotov et al., 2004; Казанский и др., 2005). Средняя скорость осадконакопления за последний 1 млн. лет составила около 5,07 см/тыс. лет. Расчетная средняя скорость осадконакопления для скважины HDP-04 составляет около 6 см/тыс. лет для верхней части разреза (до глубины 23.84 м) и 10 см/тыс. лет для нижней части (Коллектив., 2007; Prokopenko et al., 2009).

В глубоководных районах озера донные отложения имеют обычно хорошо выраженную окисленную зону, иногда с обособленными в ее пределах микрозонами оксидов марганца и железа черного, коричневого, светло-коричневого и охристого цветов. Ниже залегают мелкоалевритовые илы темно-серого или серо-зеленого цвета, вязкие, полужидкие в верхней части колонки и мягкие - в нижней, с прослойками зеленого и иногда черного цвета. Во многих монолитах серый или серо-зеленый ил сменяется светло-серым с голубым оттенком глинистым илом, плотность которого гораздо выше плотности серого и серо-зеленого илов. Переход от последних к светло-серому пе всегда резкий, иногда в светло-сером глинистом иле сохраняются те же признаки слоистости, что и в менее плотном сером и серо-зеленом. Глубина их залегания неодинакова. Наиболее близко к поверхности дна светло-серые с голубым оттенком илы выходят в северной части озера у пос. Турту. Там с глубины 140 м грунтовой трубкой был поднят монолит высотой 26 см, в котором под слоем мощностью 18 см находился светло-серый глинистый плотный ил (Алтунбаев, Самарина, 1977).

Для осадков глубоководной части озера не характерно присутствие макроскопических включений как терригенных, так и органогенных, что хорошо видно по однородной структуре монолита, взятого из центральной части озера с глубины 148 м (Алтунбаев, Самарина, 1977).

Отложения в заливах значительно отличаются по своим характеристикам от осадков глубоководной части озера. Обычно это более грубые осадки с примесью песка, остатков раковин и растительности (таблица 2.1). Чаще встречаются черные прослойки. Окислительная зона выражена слабо. По гранулометрическому составу осадки относятся к алевритовоглинистым и мелкоалевритовым илам.

Характерная черта донных отложений озера - карбонатность (Алтун-баев, Самарина, 1977; Федотов и др., 2001; Солотчина и др., 2003). Наиболее высоким содержанием карбонатов отличаются осадки прибрежных районов, заливов южной и юго-восточной частей озера. Это илы, цвет которых изменяется от серовато-белого до грязно-серого; иногда они с примесью песка и остатков небольших раковин. В некоторых местах карбонатные отложения представлены твердыми оолитовыми образованиями. Содержание карбонатов в таких осадках достигает 38%. Мелкоалевритовые илы глубоководной части озера содержат меньшие количества карбонатов (410%), причем содержание карбоната магния в них выше, чем в карбонатах осадочной прибрежной зоны (Алтунбаев, Самарина, 1977). Органическое вещество в донных отложениях Хубсугула составляет 0.36-7.00% (Сорг). Относительное содержание легкогидролизуемого органического вещества возрастает от прибрежной зоны к глубоководной (таблица 2.1).

Лито логическое описание осадков, вскрытых гравитационными кернами

Разрез верхней толщи (I) хубсугульских осадков имеет характерное двучленное строение, подобно разрезам осадков оз. Байкал (Федотов и др., 2002; Солотчина и др., 2003; Прокопенко и др., 2003; Ргокорепко е! а1., 2005). В верхней части хубсугульского разреза залегают тонкие неясно-слоистые зеленовато-серые диатомовые илы мощностью от 14 до 78 см в различных кернах. В верхней части у всех исследуемых кернов отмечается окисленный слой мощностью 2-4 см. В некоторых разрезах отмечены (стан

Заключение

В работе впервые приведены результаты полного фазового анализа голоцен-плейстоценовых донных осадков из разных частей акватории оз. Хубсугул и аллювиальных отложений его водосборного бассейна. Методом компьютерного моделирования рентгеновских дифракционных профилей детально исследованы глинистая компонента осадков и их карбонатная составляющая. Установлены закономерности распределения и формирования слоистых силикатов и карбонатов, позволившие выделить минералогические индикаторы изменения окружающей среды и климата в данном регионе. Поскольку оз. Хубсугул имеет небольшую площадь водосборного бассейна, который к тому же с запада, севера и востока ограничен водоразделами Прихубсугулья с высотами от 2000 до 3000 м, то донные осадки отражают локальные процессы, происходившие на этой ограниченной территории.

Исследование донных осадков оз. Хубсугул показало, что для данного региона из слоистых силикатов чувствительными к климатическим изменениям являются иллит и концентрация смектитовых слаев в структуре иллит-смектита. Высокое содержание смектитовых слоев в иллит-смектите является показателем теплого и влажного климата, в то время как иллит-смектиты, в которых преобладают иллитовые слои, формируются в холодные периоды.

Холодный и сухой климат, сокращение притока воды в озеро, а также активная ветровая деятельность способствовали уменьшению объема воды в озере и, как следствие, повышению концентрации растворенных веществ и активному накоплению аутигенных карбонатов в это время. Состав и кристаллохимические особенности карбонатных минералов донных осадков озера Хубсугул являются важными индикаторами изменений палеогид-рологических и палеоклиматических условий в его водосборном бассейне. Так, содержание Mg-кальцита и количество Mg, входящего в его структуру, являются чувствительными показателями изменения водного баланса бассейна. Выводы о повторяющихся изменениях уровня озера подтверждаются наблюдениями повторяющихся последовательностей отложений карбонатов в осадочной летописи Хубсугула. Смена осадочных слоев, содержащих моногидрокальцит и промежуточный магнезиальный кальцит, является результатом изменения Mg/Ca отношения в воде озера. Изучение осадочной летописи озера Хубсугул показало, что условия благоприятные как для образования, так и для сохранения моногидрокальцита устанавливались периодически в прошлом и существовали в течение длительного периода времени. Согласно многочисленным возрастным датировкам (Sakaguchi et al., 2009) слои, обогащенные моногидрокальцитом, датируются древнее 130 тыс. лет. По палеомагнитной возрастной шкале керна HDP-04 предполагается, что несколько горизонтов, содержащих моногидрокальцит, датируются ~800 тыс. лет. Это одна из древнейших находок этого метастабильного карбонатного минерала на сегодня.

Кварц, полевые шпаты и амфибол являются заведомо обломочными минералами в донных осадках озера. Увеличение их накопления в условиях холодного и сухого климата связано с уменьшением площади озера и

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Жданова, Анастасия Николаевна, Новосибирск

1. Алекин О. А. Химический анализ вод суши.— Ленинград: Гидрометеоиздат, 1954. 200 с.

2. Алекин О. А., Моринева Н. П. Стабильность карбонатного равновесия речной воды на примере р. Дон // Гидрохимические материалы. — Москва: АН СССР, 1959. С. 39-53.

3. Алекин О. А., Моричева Н. П. Карбонатно-кальциевое равновесие в воде Волги // Гидрохимические материалы. — Москва: АН СССР, 1957. — С. 71-96.

4. Алтунбаев В. X., Кулаков В. С. Некоторые результаты исследований донных отложений озера Хубсугул // Природные условия и ресурсы некоторых районов МНР. — Иркутск-Улан-Батор, 1977,— С. 13-14.

5. Алтунбаев В. X., Самарина А. В. Характеристика донных отложений Хуб-сугула // Природные условия и ресурсы Прихубсугулья (МНР), вып. 5. — Иркутск-Улан-Батор, 1977. — С. 80-90.

6. Атлас озера Хубсугул. Монгольская Народная Республика / Под ред. Б. А. Богоявленского. Москва: ГУГК СССР, 1989. — 120 с.

7. Бадрах Д. и др. / Химический состав атмосферных осадков и поверхностных вод Хубсугула / Д. Бадрах, Г. Гановичева, Л. Минеева, Б. И. Писарский // Природные условия и ресурсы Прихубсугулья (МНР). — Иркутск, 1976. С. 207-228.

8. Батсух Н. и др. / Поверхностные воды и водный баланс оз. Хубсугул / Н. Батсух, В. П. Шумеев, А. Е. Черкасов, Б. Бат // Природные условия и ресурсы Прихубсугулья в МНР. — Москва: Недра, 1976.— С. 53-61.

9. Белова В. А. Растительность и климат позднего кайнозоя юга Восточной Сибири, — Новосибирск: Наука, 1985.— 160 с.

10. Бочкарев П. Ф., Мироманов Н. П. Характеристика карбонатно-кальциевого равновесия воды озера Байкал в районе пос. Большие Коты // Труды Иркутского государственного университета. — 1970. — Т. 50, № 3/1.

11. Виппер П. Б. и др. / Палеогеография голоцена и верхного плейстоцена Центральной Монголии / П. Б. Виппер, Н. И. Дорофеюк, А. А. Лийва и др. // Изв.АН. Эст.СССР, Биология.- 1981.- Т. 30.- С. 74-82.

12. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. — Москва: Мир, 1985.- 509 с.

13. Годовиков А. А. Минералогия, — Москва: Недра, 1983.— 520 с.

14. Болдырев Г. С. Осадкообразование и четвертичная история котловины Байкала. — Новосибирск: Наука, 1982. — 182 с.

15. Голубев В. А. Плотные глины в верхнем слое донных отложений озера Хубсугул (МНР) // Доклады Академии Наук. — 1992.— Т. 324, № 5,— С. 1091-1095.

16. Грим Р. Е. Минералогия глин / Под ред. В. Франк-Каменецкий. — Москва: издательство иностранной литературы, 1959. — 452 с.

17. Девяткин Е. В., Смелое С. Положение базальтов в разрезе осадочного кайнозоя Монголии // Изв. АН СССР, серия геол.— 1979.— № 1.— С. 16-29.

18. Дорофеюк Н. И., Тарасов П. Е. Растительность и уровни озер севера Монголии за последние 12500 лет, по данным палинологического и диатомового анализов // Стратигр. Геол. Корреляция. — 1998.— Т. 6, № 1.— С. 73-87.

19. Дриц В. А. и др. / Распределение слоев в смешанослойных кристаллах одинакового состава / В. А. Дриц, Б. А. Сахаров, А. Плансон, Д. Бен Браи // Кристаллография. — 1984. — Т. 29, № 2, — С. 350-355.

20. Дриц В. А., Коссовская А. Г. Глинистые минералы: смектиты, смешано-слойные образования. — Москва: Наука, 1990. — 214 с.

21. Дриц В. А., Коссовская А. Г. Глинистые минералы: слюды, хлориты.— Москва: Наука, 1991.— 176 с.

22. Дриц В. А., Сахаров Б. А. Рентгеноструктурный анализ смешанослойных минералов. — Москва: Наука, 1976. — 256 с.

23. Жданова А. Н. Моногидрокальцит в донных осадках озера Хубсугул

24. Золотарев АМангазеев Б. Я., Демин А. А. Главные геоморфологические уровни Прихубсугулья // Позднекайнозойская история озер в СССР,— Новосибирск: Наука, 1982. — С. 80-88.

25. Золотарев А., Кулаков В. История развития рельефа Прихубсугулья // Природные условия и ресурсы Присубсугулья (МНР), вып. 4. — Иркутск-Улан-Батор, 1976. — С. 66-87.

26. Зорин Ю. А., Турутанов Е. X., Арвисбаатар Н. Строение кайнозойских впадин Прихубсугулья по гравиметрическим данным // Геология и геофизика. 1989. - № 10. - С. 130-137.

27. Зыкина В. С. Структура лёссово-почвенной последовательности и эволюция педогенеза плейстоцена Западной Сибири / / Автореф. доктор, геол-минер. наук. — Новосибирск: Изд-во НП АИ Гео, 2006. — 32 с.

28. Иваненко В. В., Карпенко М. И., Яшина Р. М. Новые данные о калий-аргоновом возрасте базальтов западного борта Хубсугульского рифта (МНР) // Доклады Академии Наук СССР.— 1989.- Т. 309, № 4.-С. 925-930.

29. Иванов А. X. Восточное Прикосоголье. Монгольская Народная Республика. Географическое и геологическое описание // Труды Монгольской комиссии АН СССР. Москва: Изд-во АН СССР, 1953. - С. 266.

30. Казанский А. Ю. и др. / Первые результаты палеомагнитных исследований бурового керна озера Хубсугул / А. Ю. Казанский, А. П. Федотов,

31. Карбонаты: минералогия и химия / Под ред. Р. Д. Ридера. — Москва: Мир, 1987. 494 с.

32. 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.

33. Коллектив участников проекта «Хубсугул-бурение». Строение донных осадков озера Хубсугул: его связь с геологическими и климатическими факторами // Геология и геофизика. — 2007.— Т. 48, № 11.— С. 11171143.

34. Коссовская А. Г. Проблемы геоминералогии // Литология в исследованиях Геологического института АН СССР. — Москва: Наука, 1980.— С. 110— 158.

35. Кузнецов Г. А., Су льдин В. А., Бессолицын А. Е. Геология и минерально-сырьевые ресурсы района // Природные условия и ресурсы Прихубсугу-лья (МНР), вып. 2. — Иркутск-Улан-Батор, 1972, — С. 27-30.

36. Кузнецов Г. А. и др. / Структура впадины озера Хубсугул / Г. А. Кузнецов, В. С. Кулаков, В. А. Сульдин и др. // Природные условия и ресурсы Прихубсугулья (МНР), вып. 2. — Иркутск-Улан-Батор, 1973. — С. 19-33.

37. Кузнецов Н. Т. Гидрография рек Монгольской Народной Республики.— Москва: Издательство академии наук СССР, 1959. — 154 с.

38. Кузьмин М. И. и др. / Глинистые минералы донных осадков озера Байкал как индикатор палеоклимата / М. И. Кузьмин, Э. П. Солотчина, А. Н. Василевский и др. // Геология и геофизика. — 2000. — Т. 41, № 10. — С. 1347-1359.

39. Куковский Е. Г. Превращение слоистых силикатов. — Киев: Наукова Думка, 1973. 103 с.

40. Кулаков В. Древние и современные оледенения Северной Монголии (При-хубсугулье) // Природные условия и ресурсы Прихубсугулья (МНР). — Иркутск, 1981.-С. 10-19.

41. Мангазеев В. Я., Рогозин А. А., Якимов А. А. Морфометрия впадины оз. Хубсугул // Природные условия и ресурсы Прихубсугулья в МНР. — Москва: Недра, 1976. С. 87-90.

42. Маринов Н. А. Впадина оз. Хубсугул (Косогол) в Северной Монголии // Материалы Комиссии по изучению подземных вод Сибири и Дальнего Востока, вып. 3, — Москва: АН СССР, 1967.- С. 186-196.

43. Милло Ж. Геология глин. — Ленинград: Недра, 1964. — 60 с.

44. Мурзаева В. Э., Маринов Н. А., Сырнев И. П. Палеогеография четвертичного периода Монголии // Изв. Всесоюз. геогр. общества. — 1971,— Т. 103, № 5. С. 403-410.

45. Наранцэцэг Ц. Геохимия донных отложений озера Хубсугул и палеоклима-тические реконструкции: Дис. канд. геол.-мин. наук: 25.00.09.— Иркутск, 2007. С. 143.

46. Оллиер К. Выветривание. — Москва: Недра, 1987. — 348 с.

47. Первышина С. А., Моричева Н. 77. О карбонатно-кальциевом равновесии в воде приплотинной части Цимлянского водохранилища // Гидрохимические материалы. — Ленинград: Гидрометеоиздат, 1968.— С. 37-41.

48. Перетолчин С. 77. Физико-географический очерк оз. Косогол // Трактат обш^ства естествоиспытателей Казанского университета. — 1903. — Т. 37, № 6.

49. Потемкина Т. Г., Потемкин В. И. Сравнительная характеристика речного стока в озера Байкал и Хубсугул // География и природные ресурсы.— 2002. — Т. 3. С. 39-43.

50. Рассказов С. В. Магматизм Байкальской рифтовой системы.— Новосибирск: Наука, 1993,— 288 с.

51. Рентгенография основных типов породообразующих минералов (слоистые и каркасные силикаты) / Под ред. В. А. Франк-Каменецкого. — Ленинград: Недра, 1983.— 360 с.

52. Рогозин А. А. Береговая зона Байкала и Хубсугула: морфология, динамика и история развития. — Новосибирск: Наука, 1993. — 168 с.

53. Сапожников Д. Г., Цветков А. И. Образование водного карбоната кальция на дне озера Иссык-Куль // Доклады Академии Наук. — 1959. — Т. 124. — С. 402-405.

54. Севастьянов Д. В., Дорофеюк Н. И. История водных экосистем Монголии // Известия РГО. 1992. - Т. 124, № 2. — С. 123-138.

55. Солотчина Э. П. Структурный типоморфизм глинистых минералов осадочных разрезов и кор выветривания. —, Новосибирск: Академическое издание "Гео 2009. — 235 с.

56. Солотчина Э. П. и др. / Глинистые минералы и палеоклиматические сигналы в голоцен-плейстоценовых осадках озера Байкал / Э. П. Солотчина, М. И.Кузьмин, А. А. Прокопенко и др. // Доклады Академии Наук. — 2004. — Т. 398, № 3. С. 390-395.

57. Уфлянд А. К., Ильин А. В., Спиркин А. И. Впадины байкальского типа Северной Монголии // Вюлл. МОИП, отд. геол. — 1969. —Т. 44, № 6.— С. 5-22.

58. Уфлянд А. К. и др. / Основные черты стратиграфии и условия формирования кайнозойских образований Прикосоголья (МНР) / А. К. Уфлянд, А. В. Ильин, А. И. Спиркин, Г. Н. Шилова // Вюлл. МОИП, отд. геол. — 1971. Т. 46, № 1. - С. 54-69.

59. Федотов А. П. Структура и вещественный состав осадочного чехла хубсугульской впадины как летопись тектоно-климатической эволюции

60. Федотов А. П. и др. / Осадки озера Хубсугул как летопись палеоклима-тов голоцена и позднего плейстоцена / А. П. Федотов, Е. В. Безрукова, С. С. Воробьева и др. // Геология и геофизика. — 2001. — Т. 42, № 1-2. — С. 384-390.

61. Федотов А. П. и др. / Сейсмопрофилирование осадков озера Хубсугул / А. П. Федотов, М. Де Батист, Е. Шапрон и др. // Доклады Академии Наук. 2002. - Т. 382, № 2. - С. 261-263.

62. Фейцер Я. Элементы-примеси и изотопы в осадочных карбонатов // Карбонаты: минералогия и химия / Под ред. Р. Д. Ридер.— Москва: Мир, 1987. С. 329-370.

63. Чайкина М. В. Карбонатное равновесие в воде Новосибирского водохранилища в период его становления // Гидрохимические материалы. — Ленинград: Гидрометеоиздат, 1968. — С. 31-39.

64. Черкасов А. Е. и др. / Водный баланс и уровенный режим озера Хубсугул / А. Е. Черкасов, Н. Батсух, В. П. Шумеев, Б. Бат // Природные условия и

65. Шпейзер Г. М. и др. / Гидрохимическая характеристика природных вод Прихубсугулья / Г. М. Шпейзер, Б. И. Писарский, А. В. Самарина и др. // Природные условия и ресурсы Прихубсугулья (МНР), вып. 2. — Иркутск-Улан-Батор, 1973. — С. 280-292.

66. Шпейзер Г. М. и др. / Карбонатно-кальциевое равновесие в воде озера Хуб-сугул / Г. М. Шпейзер, В. А. Стальмакова, А. В. Самарина, JI. А. Мине-ева // Природные условия и ресурсы Прихубсугулья (МНР), вып. 2.— Иркутск-Улан-Батор, 1973,—С. 307-317.

67. Штеренберг Л. Е. и др. / Моногидрокальцит в осадках озер Майбалык и Текеколь / Л. Е. Штеренберг, В. А. Александрова, Н. А. Божевольнова и др. // Литология и полезные ископаемые. — 1983. — Т. 1. — С. 89-100.

68. Шувалов В. Ф., Николаева Т. В. О возрасте и геоморфологическом положении кайнозойских платобазальтов в Центральной, Северной и Юго-Восточной Монголии // Вестник ЛГУ. — 1989. — № 3. — С. 102-106.

69. Bailey S. W. et al. / Report of the Clay Minerals Society Nomenclature Committee for 1982 and 1983 / S. W. Bailey, G. W. Brindley, D. S. Fanning et al. // Clays and Clay Minerals. — 1984. — Vol. 32. — Pp. 239-240.

70. Bethke С. M., Altaner S. P. Layer-by-layer mechanism of smectite illitization and application to a new rate law // Clays and clay minerals. — 1986. — Vol. 34, no. 2. Pp. 136-145.

71. Brennwald M. S. et al. / Atmospheric noble gases in lake sediment pore water as proxies for environmental change / M. S. Brennwald, F. Peeters, D. M. Imboden et al. // Geophysical B.esearch Letters. — 2004. — Vol. 31. — Pp. 1-4.

72. Chamley H. Clay Sedimentology. — Springer-Verlag, 1989. — 623 pp.

73. Chave K. E. Aspects of the biochemistry of magnesium. Calcareous and marine organisms // Journal of Geology. — 1954.— Vol. 62.— Pp. 266-283.

74. Chave K. E. Aspects of the biochemistry of magnesium. Calcareous sediments and rocks // Journal of Geology. — 1954. — Vol. 62. — Pp. 587-599.

75. Dahl K., Buchardt B. Monohydrocalcite in the arctic Ikka Fjord, SW Greenland: first reported marine occurrence // Journal of sedimentary B.esearch. — 2006. Vol. 76. - Pp. 460-471.

76. 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 pp.

77. Fagel N. et al. / Late Quaternary clay mineral record in Central Lake Baikal (Academician Ridge, Siberia) / N. Fagel, T.Boski, L. Likhoshway, H. Ober-haensli // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. — 2003. — Vol. 193.- Pp. 159-179.

78. Fagel N., Thamo-Bozso E., Heim B. Mineralogical signatures of Lake Baikal sediments sources of sediment supplies through Late Quaternary // Sedimentary Geology. 2007. - Vol. 194. - Pp. 37-59.

79. Fedotov A. P. et al. / 1-Myr Record of Paleoclimates from Lake Khubsugul,

80. D.Feng Z. et al. / Lacustrine and eolian records of Holocene climate changes in the Mongolian Plateau; preliminary results / Z. D.Feng, W. Wang, L. Guo et al. // Quaternary International. — 2005. — Vol. 136. — Pp. 25-34.

81. Giralt S. et al. / Lake Issyk-Kul (Rep. of Kyrgystan): an example of recent evolution in a continental environment / S. Giralt, S. Riera, J. Klerkx et al. // Terra Nostra. 2001. — Vol. 2. - Pp. 30-36.

82. Goldsmith J. B.; Graf D. L.} Heard H. C. Lattice constants of the calcium-magnesium carbonates // American Mineralogist.— 1961.— Vol. 46.— Pp. 453-457.

83. Hillier S. Erosion, sedimentation and sedimentary origin of Clay // Origin and mineralogy of Clay / Ed. by B. Velde. 1995. - Pp. 162-245.

84. Hull H., Turnbull A. G. A thermochemical study of monohydrocalcite // Geochimica and Cosmochimica Acta.— 1973. — Vol. 37.— Pp. 685-694.

85. Mac Ewan D. Fourier transform methods for studying X-ray scattering from lamellar system. The calculation of X-ray diffraction effects for various types of interstratification // Kolloid. Zeitschrift. — 1958. — Vol. 156. — Pp. 61-67.

86. McCarty K., Drits V. A., Sakharov B. Relationship between composition and lattice parameters of some sedimentary dolomite varieties // European Journal of Mineralogy. — 2006. — Vol. 18. — Pp. 611-627.

87. 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 // IP

88. Moore D. M., Reynolds R. J. X-Ray diffraction and the identification and analysis of clay minerals. — Oxford New York: Oxford University press, 1997. — 373 pp.

89. Murray B., Mc Bride C. Origin and position of exchange sites in kaolinite: an ESR. study // Clays and Clay Minerals. — 1976. — Vol. 24, no. 2. — Pp. 8892.

90. Paquette J., Reeder R. J. New type of compositional zoning in calcite: insights into crystal-growth mechanisms // Geology.— 1990.— Vol. 18.— P. 1244-1247.

91. Prokopenko A. A. et al. / Basin-wide sedimentation changes and deglacial lake-level rise in the Hovsgol basin, NW Mongolia / A. A. Prokopenko,

92. B.adoslovich E. W. The structure of muscovite, KA^SisAl) Oio(OH)2 // Acta Crystallography. — 1960. — Vol. 13. — Pp. 919-932.

93. B.eeder B. J., Sheppard C. E. Variation of lattice parameters in some sedimentary dolomites // American Mineralogist. — 1984. — Vol. 69. — Pp. 520-527.

94. B.eynolds B,. C. Interstratified clay minerals // Crystal structures of clay minerals and their X-Ray identification / Ed. by G. W. Brindley, G. Brown.— London: Mineralogical Society, 1980. — Pp. 249-303.

95. B.eynolds B. The Lorenz- polarization factor and preferred orientation in oriented clay aggregates // Clays and clay minerals. — 1986. — Vol. 34, no. 4. — Pp. 359-367.

96. B.icketts B. D. et al. / The Holocene paleolimnology of Lake Issyk-Kul, Kyrgyzs-tan: trace element and stable isotope composition of ostracodes / R. D. Rick

97. Srodon J., Eberl D. D. Illite // Micas. Reviews in mineralogy / Ed. by S. Bailey. — Blacksburg, Virginia: Mineralogical Society of America, 1984.— Pp. 495-544.

98. Stoffers P., Fishbeck R,. Monohydrocalcite in the sediments of Lake Kivu (East Africa) // Sedimentology.- 1974.-Vol. 21.-Pp. 163-170.

99. Stuiver M., Grootes P. M., Braziunas T. F. The GISP2 5 180 climate record of the past 16,500 years and the role of the sun, ocean, and volcanoes // Quaternary Research. — 1995. — Vol. 44. — Pp. 341-354.

100. Taylor G. F. The occurrence of monohydrocalcite in two small lakes in the South-East of South Australia // American Mineralogist.— 1975.— Vol. 60. Pp. 690-697.

101. White A. F., Blum A. E. Effects of climate on chemical weathering in watershed // Geochemic. Cosmochim. Acta. — 1995. — Vol. 59.—Pp. 1729-1747.

102. Yuretich R. et al. / Clay minerals in the sediments of lake Baikal: a useful climate proxy / R. Yuretich, M. Melles, B. Sarata, H. Grobe // Journal of sedimentary Research. — 1999. — Vol. 69, no. 3. — Pp. 588-596.