Литофация пелитовых илов. В верхней части верхнечерноморского подгоризонта совместно с кокколитовыми илами в глубоководной части развиты светло-серые, серые и зеленовато-серые глинистые илы, для которых повсеместно характерно отсутствие фауны моллюсков, но встречены остракоды, более разнообразного видового состава по сравнению с находящимися в кокколитовых илах. Илы по составу глинистые, чаще всего они содержат примесь алевритового материала 5-30%. Песчаный материал встречается в илах редко, его содержание не превышает 5-10%. Кроме того, отмечены редкие тонкие прослои карбонатного материала и алеврита (1-2мм). В минералогическом составе фракция <0,001 терригенных илов сложена кальцитом. В нижней части склона к указанным минералам прибавляются монтмориллонит, гидрослюда и хлорит. Минеральный агрегат фракции <0,001 представляет собой тонкодисперсную неупорядоченную смесь.
В распределении литофаций верхнеплейстоцен-голоценовых отложений переходной зоны от северо-западного шельфа к глубоководной впадине Черного моря отмечаются различные их вариации по латерали и вертикали, которые в значительной мере определяются морфострукторуй рассматриваемого района (рис. 2). Состав отложений, распространение и пространственно-временная суперпозиция литофаций, а также распределение мощностей осадков отражают изменчивость условий седиментации и предоставляют достаточные возможности для реконструкции обстановок осадконакопления и истории геологического развития.
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ДОННЫХ ОСАДКОВ
Изучение геохимических характеристик позволило выделить ассоциации химических элементов в разновозрастных донных отложениях.
Новоэвксинские отложения. Статистическая обработка результатов (n=438) рентгено-спектрального анализа химических элементов (Sr, U, Th, Pb, Rb, Y, Mo, Nb, Zr, Sc, As) с помощью факторного анализа (метода главных компонент) новоэвксинских отложений привела к выделению двух ассоциаций химических элементов: первой - Mo, U; и второй - Zr, Pb, Nb, Rb, Th, Y. Построение схем распространения ассоциаций позволило обнаружить различие в областях их накопления.
Новоэвксинские осадки по сравнению с голоценовыми содержат меньше Мо, As, U то есть наиболее подвижных элементов и их распространение носит локальный характер. Районы распределение второй ассоциации приурочены к конусам выноса.
Нижнечерноморские отложения. Величина выборки для статистической обработки собранной геохимической информации составляла 426 проб. Особо показательны средние значения элементов, вычисленные по различным литологическим разностям донных осадков. Основная часть элементов концентрируется в илах сапропелевых и в сапропелях. Повышенное содержание в ракушечнике наблюдается только для стронция. Факторный анализ привел к выделению двух ассоциаций химических элементов: первой - As, Sc, Mo, U; и второй - Zr, Nb, Rb, Th, Y.
На схеме распространения видно, что ассоциация, включающая As, Sc, Mo, U накапливается в западной части исследуемой территории. При этом наибольшие концентрации элементов, входящих в эту ассоциацию, наблюдаются у подножия склона в районах конусов выноса Дунайского и Днестровского каньонов. Элементы второй ассоциации (Zr, Rb, Th, Nb, Y) с точки зрения геохимической классификации относятся к группе слабоподвижных и инертных элементов (А.Ю. Митропольский и др., 1982). Накапливается она преимущественно на самом континентальном склоне. Наибольшие концентрации элементов этой ассоциации наблюдаются в районе каньонов Дуная, Днестра.
Верхнечерноморские отложения. Величина выборки составила 338 проб. В результате факторного анализа было выделено две ассоциации химических элементов: первая - As, Sc, Mo, U; и вторая - Zr, Nb, Rb, Th, Pb, Y. Построение схем распространения ассоциаций позволило обнаружить различие в областях их накопления.
Характерной особенностью является то, что ассоциация, включающая в себя As, Sc, Mo, U сохраняется и в верхнечерноморских отложениях. Однако наибольшие концентрации элементов, входящих в эту ассоциацию, наблюдаются у подножия склона в и глубоководных районах, а также в районах развития кокколитовых илов.
При рассмотрении распределения урана в поверхностных черноморских осадках необходимо отметить его четкую корреляцию с органическим веществом. Предполагается, что выведение урана из воды в осадки осуществляется исключительно за счет сорбции на органическом веществе. Возможно, связь урана с Сорг в современных осадках обусловлена их одинаковой формой миграции в реках и море. Находясь в основном в растворенном состоянии, они по законам механической дифференциации отлагаются в глубоководных частях. Наблюдается корреляция содержания мышьяка с Сорг. Накопление мышьяка здесь также происходит за счет химических процессов в морской воде и осаждения его с тонкопелитовыми частицами взвеси. Повышенное содержание молибдена в глубоководной части объясняется как гидрогенным накоплением молибдена, так и отсутствием влияния разбавляющего действия терригенного материала.
Области максимальных значений накопления элементов второй ассоциации (Zr, Nb, Rb, Th, Pb, Y) приурочены к шельфовой части и континентальному склону исследуемого района. По направлению к глубоководной части моря концентрации рассматриваемых элементов резко падают.
УСЛОВИЯ ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ В ПОЗДНЕПЛЕЙСТОЦЕН-ГОЛОЦЕНОВОЕ ВРЕМЯ
Новоэвксинское время. Примерно 30 000 лет назад в результате глобального похолодания и наступления ледников в черноморской области образовался последний в её геологической истории регрессивный замкнутый бассейн - новоэвксинский с минимальным уровнем на абсолютной отметке (-87) - (-88) м и существовал здесь довольно продолжительное время, о чём свидетельствуют мощные песчаные прибрежные отложения данного бассейна на этих отметках. На шельфе достаточно четко выделяются следующие фациальные обстановки: неритовая прибрежного мелководья представлена песчаными отложениями, а также авандельтовая и неритовая внешнего шельфа, представленная мелкозернистыми песками и ракушечниками. Накопленные ранее на шельфе донные осадки интенсивно размывались и переотлагались в глубоководной часть моря. В речных долинах и на береговых склонах с падением уровня моря резко усилились процессы эрозии и денудации.
На континентальный склоне выделяются фации верхней, средней и нижней частей, а также фация долин глубоководных каньонов представленные алеврито-пелитовыми илами, алевритовыми глинами, глинами. В верхней части происходит гравитационное перемещение материала с высоких гипсометрических уровней на более низкие и оползание, а также действие турбидитных потоков. Фации подножия склона представлены конусами выноса, наложенными друг на друга. Для абиссальной равнины характерными являются процессы нефелоседиментации (рис.3).
Изучение диатомовых водорослей в новоэвксинских отложениях позволило заключить, что осадконакопление происходило в условиях пресноводносолоноватоводного бассейна. Об этом говорит широкое развитие вида Stephanodiscus. Однако в ряде колонок в отложениях нового эвксина доминируют морские виды Thalassiosira, Cyclotella, Actinocyclus и др. Обычно развитие морских диатомых водорослей приурочено к отложениям склона, во впадине доминируют виды пресноватоводо-солоноватоводного комплекса. Приведенные данные говорят о том, что осадконакопление в новоэвксинский период шло в условиях ритмической смены солености воды, а также периодических колебаний уровня бассейна.
Такой сложный ход осадконакопления подтверждается и литологическим строением новоэвксинской толщи. Так, нижняя пачка новоэвксинских глин содержит относительно частые прослои гидротроилита и коричневых глин, что свидетельствует о смене восстановительных и окислительных условий осадкообразования. Гидротроилитовые отложения фиксируют периоды сероводородного заражения.
Древнечерноморское время. Примерно 10,5-10 тыс. лет в результате эвстатической трансгрессии Мирового океана начался приток солёных средиземноморских вод в Черноморский бассейн, который вызвал интенсивный вынос питательных солей из глубинных слоев, где они накапливались в предыдущую стадию, в зону фотосинтеза, что подтверждается наличием в основании сапропеля прослоев морских кокколитофорид, указывающих на быстрое осолонение поверхностных вод. Поэтому сапропель начал накапливаться внезапно и по резкой границе перекрыл нижележащие новоэвксинские илы и глины. (Сорокин В.М. и др., 1984) С этого момента собственно можно говорить о начале черноморской трансгрессии, продолжающейся до наших дней.
Результаты изучение спорово-пыльцевых комплексов свидетельствуют об увеличении в послеледниковое время температур и влажности воздуха. В результате увеличился сток органических питательных веществ и резко возросла продуктивность фитопланктона, что в свою очередь привело к повышенному захоронению планктоногенного органического вещества в осадках.
Быстро образовавшаяся в бассейне плотностная стратификация вод вследствие большой разности в солености поверхностных и глубинных слоев создала застойные условия, а выделение сероводорода в наддонную воду из-за интенсивного разложения органического вещества в осадках привело к сероводородному заражению вод.
Отмеченные незначительные следы, либо полное отсутствие сапропелевых отложений на шельфе указывает на обстановки донной эрозии и равновесия. Максимальные мощности наблюдаются на всем склоне и геоморфологически приурочены к зонам каньонов, также к конусам выноса каньонов у подножия склона. Минимальные мощности приурочены к подводным холмам и возвышенностям. В глубоководной части также отмечается увеличение мощностей, что объясняется с деятельностью турбидитных потоков и нефелоседиментацией.
Новочерноморское время. Вслед за временем образования сапропелевых осадков наступает период прогрессирующей ингрессии вод и иммиграции фауны из Средиземноморского бассейна от 3 тыс. лет назад до современных условий. В это время происходит понижение границы раздела Н2S/O2. на шельфе и склоне формируются осадки с эвригалинным фаунистическим комплексом - мидиевые и фазеолиновые отложения. Последние отлагались в морском бассейне, солоноватоводная фауна в них не встречена.
Предполагается, что 2,5 тыс. лет назад была фанагорийская регрессия, после которой началась заключительная стадия черноморской трансгрессии. Создались условия для развития устойчивых планктонных сообществ - кокколитофорид. В это время роль хемосинтеза в продуцировании органического вещества резко снизилась и имела существенное значение лишь в зоне континентального склона. В этот период произошло образование маркирующего слоя кокколитов. В целом этот слой на склоне и глубоководной части однороден и сложен целиком кокколитовыми илами и алевритовыми кокколитовыми илами.
Наибольшие мощности наблюдаются на склоне в районах каньонов, что связано с гравитационным перемещением и деятельностью турбидитных потоков.
Комплекс диатомовых водорослей в кокколитовых илах сравнительно обилен в видовом и беден в количественном отношении, правда, в последнем плане бывают отклонения. В целом доминируют морские формы - планктонные, заметны бентосные. В то же время следует отметить присутствие солоноватоводных видов диатомовых водорослей Stephanodiscus, которые встречаются как одиночные особи. В бассейне, за счет большого притока речных вод встречаются участки опресненных акваторий, равно как сегодняшний северо-западный шельф. В глубоководной части идет накопление пелитовых илов под действием нефелоседиментационных процессов. Можно сделать предположение, что эти илы являются продуктом последней фазы продолжающейся черноморской трансгрессии.
ВЫВОДЫ
Анализ литологических, минералогических, геохимических характеристик донных отложений новоэвксинского и голоценового возраста, которые формировались в различных условиях, позволил сделать следующие выводы, которые и являются основными защищаемыми положениями работы:
1. Литофации верхнеплейстоцен-голоценовых отложений характеризуются следующими видами пространственно-временных соотношений:
На шельфе - новоэвксинские пески и ракушечники перекрываются новочерноморскими мидиевыми илами и алеврито-пелитовыми фазеолиновыми илами.
В верхней части склона - новоэвксинские алевритовые глины и алеврито-пелитовые илы перекрываются новочерноморскими алеврито-пелитовыми фазеолиновыми илами и кокколитовыми илами.
В нижней части и подножии склона - новоэвксинские глины и алевритовые глины перекрываются древнечерноморскими сапропелевыми илами, сапропелями и новочерноморскими кокколитовыми илами.
В глубоководной части - новоэвксинские глины перекрываются древнечерноморскими сапропелями, и новочерноморскими пелитовыми илами.
2. Доминирующими факторами осадконакопления с конца новоэвксинского времени являлись перенос осадочного материала по шельфу к континентальному склону, действие турбидитных потоков на склоне и подножье, и вертикальная биологическая зональность, а так же нефелоседиментация.
3. Накопление верхне- и нижнечерноморских отложений повышенной мощности в верхней части континентального склона обусловлено относительно небольшими углами наклона и наличием алевритового компонента, снижающего текучесть осадков.
4. В позднеплейстоцен-голоценовое время в донных отложениях переходной зоны сформировались, с незначительными изменениями, две геохимические ассоциации. Формирование первой (As, Sc, Mo, U) связано с осаждением их растворенных форм из морской воды в результате изменения физико-химических характеристик черноморского бассейна в начале древнечерноморского времени, а также за счет сорбции их органическим веществом. Вторая ассоциация (Zr, Nb, Rb, Th, Pb, Y) связана с терригенным выносом на континентальный склон, либо в его верхнюю часть плохо растворимых или нерастворимых соединений.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Статьи в специальных изданиях:
1. Какаранза С.Д., Нікулін В.В. Розповсюдження молібдену в донних відкладах континентального схилу і глибоководної западини північно-західної частини Чорного моря // Вісник ОНУ. - 2002. - Т. 7. - Вип. 4. - С. 102-107.
2. Какаранза С.Д., Кадурин С.В., Волков В.А. Эколого-геологическое состояние донных осадков в прибрежной зоне Дунай-Днестровского взморья // Екологія довкілля та безпека життєдіяльності. - 2002. - №2. - С. 49-53.
3. Чепижко А.В., Кадурин С.В., Какаранза С.Д. Некоторые особенности распределения химических элементов в донных отложениях северо-западного шельфа Черного моря // Екологія довкілля та безпека життєдіяльності. - 2002. - №2. - С. 54-61.
4. Беркович О.О., Какаранза С.Д., Никулин В.В. Эколого-геологическая характеристика донных осадков Одесского залива // Экология моря. - 2003. - Вып. 64. - С. 90-94.
5. Чепіжко О.В., Кадурін С.В., Какаранза С.Д. Еколого-статистична модель розподілу елементів-токсикантів в донних відкладах північно-західної частини Чорного моря // Геолого-мінералогічний вісник. - 2004. - №1 (11). - С. 33-39.
6. Какаранза С.Д., Кадурин С.В., Никулин В.В., Беркович О.О., Чепижко А.В. Парагенетические ассоциации элементов в новоэвксинских осадках переходной зоны от северо-западного шельфа к глубоководной впадине Черного моря // Геологический журнал. - 2004. - №4. - С. 28-35.
7. Какаранза С.Д., Кадурин С.В., Никулин В.В., Беркович О.О., Чепижко А.В. Парагенетические ассоциации элементов в донных отложениях древнечерноморского возраста переходной зоны от северо-западного шельфа к глубоководной впадине Черного моря // Екологія довкілля та безпека життєдіяльності. - 2005. - № 3. - С. 54-62.
8. Кадурін С.В., Чепіжко А.В., Какаранза С.Д., Кадурін В.М. Оцінка розподілу елементів-забруднювачів по території міста Одеси // Зб. наук. праць: Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики. - К., 2004. - Т. 2. - С. 26-32.
9. Какаранза С.Д., Кадурін С.В., Чепіжко О.В. Закономірності розподілу елементів-токсикантів у донних відкладах Чорного моря в районі Одеської затоки // Зб. наук. праць: Теоретичні та прикладні аспекти геоінформатики. - К., 2004. - Т. 2. - С. 33-40.
Статьи, материалы и тезисы докладов:
10. Сторчак О.В., Никулин В.В., Какаранза С.Д. Эколого-геологическая оценка донных отложений локального тектонического поднятия «Съездовское» (северо-западный шельф Черного моря) // Екологічні проблеми Чорного моря. - Одеса: ОЦНТЕІ, 2001. - С. 303-310.
11. Дворядкин С.А., Калашлинская Е.Г, Какаранза С.Д. Влияние выносов рек Дунай и Днестр на экологическое состояние прибрежной части Черного моря // Причорноморський екологічний бюлетень. - 2001. - №2. - С.152-158.
12. Калашлинская Е.Г, Какаранза С.Д., Кадурин С.В. Влияние агрокомплекса на экологическое состояние Одесского региона // Причорноморський екологічний бюлетень. - 2002. - №4. - С. 133-140.
13. Какаранза С.Д., Никулин В.В., Федорончук Н.А. Ванадий в донных осадках глубоководной части Черного моря. Геология океанов и морей // Тез. докл. XIV Междунар. школы морской геологии. - Т. 2. - Москва. - 2001. - С. 271.
14. Какаранза С.Д., Никулин В.В., Беркович О.О. Парагенетические группы элементов в донных осадках зоны сочленения северо-западного шельфа и глубоководной части Черного моря. Геология океанов и морей // Тез. докл. XV Междунар. школы морской геологии. - Т. 2. - Москва. - 2003. - С. 90-91.
15. Кадурин С.В., Чепижко А.В., Какаранза С.Д. Использование тренд-анализа для оценки рельефообразующих факторов северо-западного шельфа Черного моря // Геология океанов и морей. Тез. докл. XV Междунар. школы морской геологии. - Т. 2. - Москва. - 2003. - С. 316.
16. Беркович О.О., Какаранза С.Д., Никулин В.В. Эколого-геологическая характеристика донных осадков Одесского региона. Понт Эвксинский ІІІ // Тез. конф. молодых ученых по проблемам Черного и Азовского морей. - Севастополь - 2003. - С. 64.
17. Nikulin V.V., Kakaranza S.D., Vanshteyn B.G. Distribution Molybdenum in Nizhnechernomorskiy sediments of the continental slope of the North-West part of the Black Sea // Proc. International Conf. Abstracts «Minerals of the Ocean - integrated strategies-2». - Saint-Petersburg: VNIIOkeangeologia (Russia). - 2004. - P. 165.
18. Какаранза С.Д., Маковецкая И.М., Семенова О.А., Никулин В.В.. Эколого-геологические исследования Днестровского лимана // Тез. докл. Междунар. конф. «Интегрированное управление природными ресурсами трансграничного бассейна Днестра». - Кишинев. - 2004. - С. 143-145.
19. Маковецкая И.М., Никулин В., Какаранза С.Д. Мониторинговые исследования состава морской воды от устья Дуная до Днестровского лимана // Тез. докл. III Междунар. конф. «Ecological Chemistry 2005». - Кишинев. - 2005. - С. 107-108.
20. Nikulin V.V., Makovetskaya I.M., Kakaranza S.D. Paragenetic association of ore elements in sediments on continental slope the north-west of the Black Sea // Proc. International Conf. Abstracts: «Minerals of the Ocean - 3, future developments». - Saint-Petersburg: VNIIOkeangeologia (Russia). - 2006. - P. 107.
21. Ivanov V.G., Kakaranza S.D. Major stages of Late Pleistocene - Holocene evolution of the northwestern Black Sea // 2nd plenary meeting and field trip of project IGCP-521 Black Sea - Mediterranean corridor during the last 30 ky: sea level change and human adaptation (2005-2009). Extended abstracts. - Odessa: Astroprint (Ukraine). - 2006. - P. 75-80.
