| ||
| ||
|
В результате трехлетних исследований на территории Большеземельской тундры Воркутской экспедицией МГУ был собран обширный материал по рыхлым плейстоценовым отложениям, слагающим водораздельные пространства района. В частности, были проделаны многочисленные анализы химического состава легкорастворимых солей в водных вытяжках из различных толщ плейстоценовых отложений. При этом анализировались образцы как по всему разрезу плейстоценовых отложений для определенных районов, так и образцы из одних к тех же толщ для различных районов Большеземельской тундры. Химический состав легкорастворимых солей по всему разрезу рыхлых плейстоценовых отложений изучался на крайнем западе Большеземельской тундры (нижняя Печора) и на крайнем востоке (р. Воркута). Сравнительные данные для одних и тех же толщ были, кроме того, получены для района Вашуткиных озер и юго-западных склонов Пай-Хоя (реки Хей-Яга, Нямдо-Ю). В результате этого изучения наметилась картина закономерного и последовательного изменения химического состава легкорастворимых солей в водных вытяжках как по разрезу плейстоценовых отложений, так и на площади. Следует оговориться, что применявшаяся методика суммарного определения солей калия и натрия (к которым, возможно, в некотором количестве примешаны и еще какие-то соли) снижает качество приводимого материала и не позволяет в ряде случаев сделать более содержательные выводы. Однако, несмотря на неполное совершенство методики, выявлен ряд вполне определенных закономерностей, хорошо увязывающихся с результатами других методов изучения плейстоценовых отложений. Химические анализы произведены в лаборатории географического факультета МГУ И.З. Тительман и в центральной лаборатории института «Фундаментпроект». В качестве основы для проведенного исследования послужила концепция А.И. Попова [1961] о том, что разрез плейстоценовых отложений Большеземельской тундры является в целом морским и литологические различия в пределах его являются следствием различий фациальных условий осадконакопления на дне былого морского бассейна.
Приведем краткое описание строения покрова рыхлых плейстоценовых
отложений, слагающих водораздельные пространства территории, конкретно
для каждого из названных выше районов.
Разрез плейстоценовых отложений в районе нижней Печоры имеет следующее
строение. В основании залегает мощная (40-
В районе юго-западных склонов Пай-Хоя (реки Хей-Яга и Нямдо-Ю) на
размытой поверхности коренных палеозойских пород залегают сизые валунные
глины с обильной морской фауной. Средняя мощность глин 5-
В районе Вашуткиных озер верхние части разреза плейстоценовых отложений
сложены песками с обильной фауной астарт [Станкевич,
1957], ниже залегают серые суглинки
с валунами и остатками морской фауны. Мощность песков превышает
Разрез плейстоценовых отложений в Воркутском районе напоминает разрез в
районе нижней Печоры и Вашуткиных озер. На размытой поверхности коренных
палеозойских пород прослеживается горизонт супесей и песков, фациально
переходящих в галечники и валунно-галечные отложения, средней мощностью
5- Для сравнительного изучения химического состава водных вытяжек из образцов различных толщ плейстоценовых отложений Воркутского района использовались образцы двух скважин глубокого бурения: скважины I и VII.
Скважина
I
расположена на плоском водоразделе рек Воркуты и Сейды. Абсолютная высота
ее устья
Сверху вниз скважиной вскрыты: покровные суглинки (мощностью Общий характер распределения легкорастворимых солей хорошо виден на прилагаемом графике (рис. 1). В составе легкорастворимых солей из образцов нижней толщи серых валунных суглинков преобладают сульфаты и бикарбонаты. Среди катионов резко преобладают калий и натрий. При движении вверх по разрезу, с переходом к песчано-алевритовой толще, снижается общее количество легкорастворимых солей в породах (т.е. снижается степень их засоленности). Одновременно резко возрастает доля участия в общем составе катионов магния и особенно кальция, которые преобладают над ионами калия и натрия. Соотношения анионов в нижних частях песчано-алевритовой толщи остаются теми же, что и в нижележащей толще серых валунных суглинков. В верхних частях песчано-алевритовой толщи, вышележащих валунно-галечных отложениях и кроющих их суглинках с гравием и галькой соотношения в составе легкорастворимых солей очень близкие. Характерно резкое уменьшение доли сульфатов в общем составе солей и преобладание бикарбонатов над всеми прочими. Существенно понижается содержание ионов кальция и магния, в то время как калия и натрия остается прежним, в результате чего доля последних в общем составе катионов возрастает и составляет местами более 50%. Резкое снижение общего количества солей за счет особенно сильного сокращения содержания бикарбонатов, солей калия и натрия отмечается в покровных суглинках. Содержание хлора в целом очень мало и несколько повышается при движении вниз по разрезу. Общая картина распределения легкорастворимых солей отражает последовательное уменьшение степени засоленности пород вверх по разрезу. При этом если для нижних частей разреза (серые суглинки с галькой) характерно преобладание солей калия и натрия, то для верхних и особенно средних (низы песчано-алевритовой толщи) отличительной чертой является повышенное содержание солей кальция и магния. Резкое преобладание в верхних частях песчано-алевритовой толщи, в перекрывающих ее валунно-галечных отложениях и в вышележащих суглинках с гравием бикарбонатов является отражением общей повышенной карбонатности данных отложений, что подтверждается данными минералогического и валового химического анализов.
Скважина
VII
расположена на плоском, несколько пониженном водоразделе р. Воркуты и ее
правого притока - р. Безымянки. Абсолютная высота устья скважины
Скважиной сверху вниз вскрыты: покровные суглинки (мощностью Слоистые глины и суглинки в верхних частях разреза скважины, очевидно, фациально замещают мощную песчано-алевритовую толщу скважины I (рис. 2). Общее содержание солей, так же как и в скважине I, уменьшается вверх по разрезу, но не столь четко, так как естественно, что засоленность глин выше, чем песков и алевритов. В самом основании четвертичных отложений в песках с галькой также отмечается общее снижение содержания легкорастворимых солей.
Закономерно и показательно увеличение вверх по разрезу содержания ионов
кальция и уменьшение содержания ионов калия и натрия. Соотношения в
содержании анионов на большем протяжении разреза постоянные, за
исключением верхов разреза, где резко снижается содержание сульфатов. Отмеченные закономерности в распределении легкорастворимых солей по разрезу плейстоценовых отложений, слагающих водоразделы, являются результатом отражения последовательных и закономерных стадий развития морского бассейна, и в частности его солености. На начальных этапах развития трансгрессии (нижние пески и супеси) воды бассейна отличаются слабой соленостью, в результате чего для осадков характерна пониженная минерализация. В стадию максимального развития трансгрессии (серые валунные суглинки и глины) воды моря отличаются наибольшей соленостью, благодаря чему и осадки, в нем накопившиеся, наиболее засолены. В стадию регрессии моря (накопление песчано-алевритовых пород и слоистых глин) его воды опресняются, в связи с чем уменьшается степень засоленности осадков. Последнее обстоятельство (меньшее количество воднорастворимых солей в верхних частях разреза плейстоценовых отложений) можно было бы объяснить и другими причинами (промыв атмосферными водами и пр.). Однако показательным является не только количественное уменьшение легкорастворимых солей, но и изменение их качественного состава: резкое увеличение количества ионов кальция, соли которого характерны для пресноводных отложений, и преобладание их над ионами калия и натрия, соли которых в большей степени свойственны морским осадкам. В связи с вышеизложенным интересным представляется сравнить данные, полученные для восточных частей Большеземельской тундры, с характером распределения и изменением качественного состава легкорастворимых солей по разрезу типично морских отложений нижней Печоры. С этой целью были проделаны анализы водных вытяжек из обнажения Вастьянский Конь (правый берег р. Печоры против с. Великовисочное) и скважины глубокого бурения, расположенной под ним (рис. 3). В обнажении вскрывается толща прибрежно-дельтовых песков с прослоями глин и суглинков, которая вниз по разрезу переходит в морские глины с гравием и галькой. Нижняя часть разреза глин продолжается в скважине глубокого бурения, расположенной в основании обнажения, на бечевнике р. Печоры. Следует оговориться, что сравнивать результаты анализов водных вытяжек пород в скважинах и обнажениях следует с большой осторожностью, так как в последних может сказываться, с одной стороны, вымывание солей атмосферными водами, а с другой - подтягивание солей к поверхности обнажения при испарении. Однако полученные результаты распределения легкорастворимых солей как в скважине, так и в обнажении хорошо увязываются между собой и образуют единую картину закономерного изменения характера засоленности грунтов, образовавшихся в различных фациальных условиях. Возможно лишь, что общее повышенное количество солей в морских глинах обнажения является результатом подтягивания солей при испарении, а их резко пониженное содержание в морских глинах близ уреза р. Печоры вызвано промыванием отложений водами реки. Картина распределения легкорастворимых солей в морских отложениях района нижней Печоры близка таковой в толще водораздельных четвертичных отложений Воркутского района, хотя суммарное содержание солей в первых значительно выше, чем во вторых.
Нижние морские глины резко обогащены солями сравнительно с вышележащими
прибрежно-дельтовыми песками. При этом в составе катионов калий и натрий
резко преобладают над кальцием и магнием. В морских глинах велико содержание хлоридов, сульфатов, а содержание бикарбонатов значительно понижено. Показательно, что те разности морских глин, которые отличаются более грубым составом и лишены фаунистических остатков, значительно обеднены легкорастворимыми солями. Вверх по разрезу, при переходе от морских глин к толще прибрежно-дельтовых песков, снижается общее количество легкорастворимых солей за счет резкого уменьшения содержания хлоридов калия и натрия. В то же время возрастает количество ионов магния и кальция, которые преобладают над ионами калия и натрия. Другими словами, состав легкорастворимых солей в породах отражает последовательное изменение солености вод морского бассейна. Если для глин, отлагавшихся в условиях нормальной солености вод, характерны в основном хлориды и сульфаты калия и натрия, то для песков с прослоями глин и суглинков, отлагавшихся в условиях опресненного мелеющего моря, характерными являются сульфаты и бикарбонаты кальция и магния. Все вышеизложенное дает основание полагать, что количественные и качественные соотношения легкорастворимых солей в породах являются показателями среды осадконакопления, в частности степени и характера солености морских вод. Наиболее показательным в этом отношении является содержание хлоридов, а также соотношения в содержании ионов калия и натрия, с одной стороны, и кальция и магния - с другой. Последний вывод послужил основанием для попытки графического выражения количественных взаимоотношений между ионами калия и натрия, с одной стороны, и кальция и магния - с другой, для различных толщ плейстоценовых отложений из различных районов Большеземельской тундры. Содержание ионов, калия и натрия, а также магния и кальция отлично в различных толщах плейстоценовых отложений. На графике (рис. 4) четко выделяются четыре области. В первой области, характеризующейся высоким содержанием ионов калия и натрия, располагаются прямые крестики, соответствующие образцам морских глин из района нижней Печоры. Во второй области, характеризующейся приблизительно равным содержанием обеих групп катионов (при незначительном преобладании ионов кальция и магния), располагаются условные значки, соответствующие образцам из прибрежно-морских отложений нижней Печоры, морских отложений Пай-Хоя и серых валунных суглинков Воркутского района. Для значительной части последних характерно наиболее заметное преобладание ионов кальция и магния над ионами калия и натрия (третья область). Наконец, в четвертой области, характеризующейся низким содержанием обеих групп катионов (при преобладании ионов кальция и магния), располагаются белые кружочки, соответствующие верхней песчано-галечной толще Воркутского района. Далее приводятся результаты сравнительного изучения состава легкорастворимых солей в водных вытяжках из одного и того же горизонта серых (или сизых) морских глин и суглинков с валунами для различных частей Большеземельской тундры. Анализировались наиболее характерные образцы серых валунных суглинков и глин Воркутского района, района юго-западных склонов Пай-Хоя, Вашуткиных озер и нижней Печоры. Сравнительное изучение химического состава водных вытяжек из заведомо морских отложений запада и севера Большеземельской тундры и мореноподобных валунных суглинков ее восточных районов показывает следующее (табл. 1). При беглом просмотре цифр, помещенных в табл. 1, бросается в глаза существенная разница в характере и степени обогащенности легкорастворимыми солями морских глин (например, нижней Печоры) и мореноподобных серых валунных суглинков района р. Воркуты. Действительно, для морских глин характерна общая повышенная концентрация солей, повышенное содержание карбонатов, хлоридов, сульфатов. Соли калия и натрия резко преобладают над солями кальция и магния. Для серых валунных суглинков из района р. Воркуты характерно пониженное по сравнению с морскими глинами района нижней Печоры содержание ионов бикарбонатов (в 1,5 раза), хлоридов (особенно резкое - почти в 50 раз) и сульфатов (более чем в 3 раза). В то же время содержание ионов кальция и магния в них выше, чем в морских глинах района нижней Печоры, соответственно в 2,5 и в 2 раза. При этом ионы кальция и магния количественно преобладают над ионами калия и натрия. Однако учет географического положения проанализированных образцов позволяет по-иному подходить к оценке цифрового материала, помещенного в таблице. Степень обогащенности валунных глин и суглинков закономерно и последовательно уменьшается при движении с запада на восток: нижняя Печора, юго-западные склоны Пай-Хоя и от последних на юг: Вашуткины озера, р. Воркута (рис. 5). Уже морские глины с обильной фауной из района юго-западных склонов Пай-Хоя (среднее течение р. Хей-Яга) имеют характер засоления, существенно отличный от такового в морских глинах нижней Печоры и более близкий к мореноподобным суглинкам р. Воркуты. Понижается в них содержание карбонатов, сульфатов и особенно хлоридов (в 45 раз). Вместе с тем увеличивается количество солей кальция и магния, при одновременном уменьшении калия и натрия (как абсолютного количества, так и относительного содержания их среди прочих солей). Еще ближе к воркутским по характеру засоления (как в количественном, так и в качественном отношении) стоят суглинки с гравием и галькой из района Вашуткиных озер. Иными словами, при движении с запада на восток и с севера на юг Большеземельской тундры в серых глинах и суглинках с валунами закономерно снижается общая обогащенность пород легкорастворимыми солями, а также карбонатами, сульфатами и особенно хлоридами калия и натрия. Вместе с тем количество солей кальция и магния увеличивается, так же как их доля в общем процентном соотношении солей каждого конкретного образца. Выявленная картина закономерного изменения состава солей в водных вытяжках из серых глин и суглинков с валунами на территории Большеземельской тундры позволяет предполагать, что она является отражением изначальных различий в степени и характере солености среды осадконакопления. По-видимому, морской бассейн, в котором происходило накопление толщи серых глин и суглинков, отличался различной соленостью в разных частях территории Большеземельской тундры. Восточные (юго-западный Пай-Хой) и юго-восточные (р. Воркута) части этого бассейна были в значительной мере опреснены вследствие их более прибрежного положения. При этом в более южных, более удаленных от открытого моря частях бассейна опресняющее воздействие прилегающей суши сказывалось более сильно.
В табл. 1 приведены также данные анализа легкорастворимых солей в водной
вытяжке из прослоя суглинка, расположенного в толще прибрежно-дельтовых
песков, перекрывающих морские глины в низовье р. Печоры. Несомненно, что
образование прослоя суглинков, как и толщи песков в целом, происходило в
условиях сильно опресненного мелеющего морского бассейна. Химический
состав водной вытяжки этого прослоя весьма близок составу солей в
вытяжке из серых валунных суглинков Воркутского района. Очевидно,
характер и степень солености бассейна в Воркутском районе во время
накопления толщи серых суглинков и глин были похожи на таковые во время
отложения прибрежно-дельтовых осадков района нижней Печоры.
Поверхность морских валунных суглинков и глин в обнажениях покрыта
белесыми выцветами солей. Иногда выцветы имеют характер легкой белесой
пушистой присыпки, иногда плотной, довольно мощной (1- В отдельных случаях выцветы солей образуют правильно чередующиеся горизонтальные прослои, в то время как в самих суглинках, при расчистке обнажения в этом же месте, никаких признаков слоистости не обнаруживается. Другими словами, выцветы солей на поверхности обнажений подчеркивают скрытую, простым глазом невидимую, слоистость серых валунных суглинков. Выцветы солей обнаруживаются как на серых валунных суглинках Воркутского района, так и на глинах с валунами и обильной морской фауной из районов юго-западных склонов Пай-Хоя и нижней Печоры. Выцветы солей, покрывающие поверхность обнажений глин и суглинков во всех вышеназванных районах, также были подвергнуты химическому изучению. Поскольку выцветы представляют собой концентрацию воднорастворимых солей, подтянутых из толщи отложений при испарении влаги с поверхности обнажения, то и исследовались лишь легкорастворимые соли в водных вытяжках. Тем самым исключалось влияние минерального грунта, неизбежно попадающего в образец при снятии тонкой корочки солей с его поверхности. Данные химического исследования выцветов солей приведены в табл. 2. Концентрация воднорастворимых солей в выцветах превышает таковую в подстилающих суглинках и глинах в Воркутском районе в 8,5 раз, в районе юго-западных склонов Пай-Хоя в 94 раза (!), нижней Печоры в 13 раз. В наибольшей степени концентрируются сульфаты. Коэффициент концентрации сульфат-ионов по районам составляет 13 (Воркута), 111 (Пай-Хой), 30 (нижняя Печора). В меньшей мере концентрируются хлориды (коэффициент концентрации по районам соответственно: 2, 35, 2) и в наименьшей степени, и то не всегда, воднорастворимые бикарбонаты. Состав катионов в вытяжках из выцветов солей, так же как и из самих валунных глин и суглинков, зависит от географического положения изученного обнажения. Если в составе катионов из выцветов солей на серых валунных суглинках Воркутского района преобладают ионы кальция и магния (особенно кальция), то в выцветах солей на глинах района юго-западного Пай-Хоя и нижней Печоры резко преобладают ионы калия и натрия. Другими словами, состав выцветов солей отражает исходный состав легкорастворимых солей материнской породы, вскрывающейся в обнажении, но концентрация их значительно больше. Вместе с тем зависимость химического состава выцветов солей и воднорастворимых солей в породе носит не всегда прямой характер. Например, в выцветах солей на морских глинах нижней Печоры резко преобладают сульфаты, в то время как в водных вытяжках из самих глин наибольший процент составляют хлориды. Химический состав легкорастворимых солей в водных вытяжках из толщи прибрежно-морских песчано-гравийных отложений, слагающих возвышенные водоразделы территории, также неодинаков в различных частях Большеземельской тундры (табл. 3). Если в прибрежно-морских песках из района нижней Печоры количественно преобладают сульфаты и относительно высоко содержание хлоридов, а количество ионов калия и натрия примерно равно количеству кальция и магния, то в районе Вашуткиных озер пески с морской фауной содержат хлоридов в два, а сульфатов в 22 раза меньше; количество ионов кальция и магния почти в два раза превышает количество ионов калия и натрия. Состав легкорастворимых солей в водных вытяжках из песчано-галечных толщ Воркутского района очень близок таковому в водораздельных песках района Вашуткиных озер. При переходе из района нижней Печоры к району Вашуткиных озер, а затем Воркутскому району незначительно, но закономерно увеличивается содержание бикарбонатов. Таким образом, при движении с запада, из района нижней Печоры, на восток, к району Вашуткиных озер и р. Воркуте, существенно меняется состав солей в водных вытяжках. Снижается количество сульфатов и хлоридов калия, натрия, а также магния. Количество ионов кальция снижается очень незначительно, но доля их в общем составе катионов резко возрастает. Содержание бикарбонатов, напротив, увеличивается. Вполне вероятно, что изменения солевого состава водных вытяжек пород отражают изменения солености морского бассейна в различных частях Большеземельской тундры. Другими словами, если для прибрежно-морских песков района нижней Печоры, а следовательно, в какой-то мере и для водной среды их осадконакопления, характерны сульфаты и хлориды калия и натрия, то для восточных районов Большеземельской тундры наиболее характерными солями являются бикарбонаты кальция. Изменения солевого состава водной среды, в которой происходило накопление водораздельных толщ песков и галечников, связаны, по всей вероятности, с большим опреснением восточных, прибрежных районов, за счет интенсивного стока континентальных вод. Тот факт, что в восточных районах прибрежно-морские пески и галечники почти не содержат органических остатков, в то время как в районе нижней Печоры, они изобилуют обломками древесины, линзами и прослоями намывных торфов, позволяет думать, что питание континентальных потоков, впадавших в морской бассейн, осуществлялось главным образом за счет активного таяния ледников, существовавших в это время на горах Полярного Урала. На основе проведенного выше исследования можно сделать следующие краткие выводы: 1. Состав легкорастворимых солей в водных вытяжках отражает первичную соленость среды осадконакопления. 2. Увеличение содержания ионов хлора, калия и натрия характерно для пород, отложившихся в условиях соленых морских вод. 3. Увеличение содержания ионов кальция и уменьшение содержания ионов хлора отмечается в породах, отлагавшихся в условиях опресненных морских вод. 4. Изменение состава легкорастворимых солей по разрезу плейстоценовых отложений свидетельствует о закономерном изменении солености вод морского бассейна на различных этапах его развития. 5. Изменение состава легкорастворимых солей в одних и тех же горизонтах на площади свидетельствует о различиях в солености вод древнего морского бассейна в различных частях Большеземельской тундры. Если в западных районах соленость была близка нормальной, то в восточных и особенно юго-восточных районах воды моря были в значительной мере опреснены. Последний вывод подтверждается результатами изучения макрофаунистических остатков морских моллюсков [Данилов, 1962]. Если в районе нижней Печоры сизые морские глины содержат, согласно нашим сборам и определениям проф. М.А. Лавровой, 27 видов фауны, то в районе юго-западных склонов Пай-Хоя - 20 видов, а серые валунные суглинки Воркутского района содержат всего 12 видов фауны.
Показательно в этом отношении также изменение состава глинистых
минералов, который в районе нижней Печоры является
монтмориллонит-хлоритовым, в районе Воркуты -
монтмориллонит-гидрослюдистым, а в районе юго-западных склонов Пай-Хоя,
- смешанным монтмориллонит-хлоритово-гидрослюдистым. ЛИТЕРАТУРА 1. Данилов И.Д. Плейстоценовые отложения востока Большеземельской тундры и условия их образования. «Изв. АН CCСР», сер. геогр., 1962, № 6.
2. Попов А.И.
Палеогеография плейстоцена Большеземельской тундры. «Вестник
Моск. ун-та», сер. геогр., 1961, № 6. |
Ссылка на статью: Данилов И.Д. Некоторые результаты изучения химического состава плейстоценовых отложений Большеземельской тундры. В кн.: Кайнозойский покров Большеземельской тундры. Изд-во МГУ, 1963, с. 50-65.
|