В лаборатории геохимии осадочных пород Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) провели исследования по изучению диагенеза (преобразования рыхлых осадков в осадочные горные породы) в морских осадках плато Воринг (Норвежское море). По результатам исследований удалось оценить степень интенсивности диагенетических процессов в эоцен-плейстоценовых осадках и установить факторы, влияющие на данные процессы. Практический интерес в изучении процессов диагенеза связан с тем, что на данной стадии преобразования осадков происходит перераспределение вещества, которое приводит к образованию рудных концентраций различных полезных ископаемых, либо создаются условия для их формирования на более поздних этапах. Результаты работы опубликованы в журнале «Вестник МГУ. Серия 4. Геохимия» (Сыромятников К. В., 2023).

Исходным материалом для проведения исследований явились данные, полученные в результате проведения 38 рейса глубоководного бурения в районе плато Воринг (Рис. 1).

Рисунок 1. Схематическая карта расположения изученных скважин плато Воринг. Синие стрелки – направления поверхностных течений полярных вод; красные стрелки – то же, вод Атлантического океана. 1 – скважины.

Для проведения статистических анализов использовались данные по содержанию Fe, Mn, С_орг (содержание органического углерода), рассчитанное авторами отношение Mn/Fe, а также информация по литологическим типам эоцен-плейстоценовых осадков плато Воринг и их плотности в скв. № 339, 340, 341 и 342, взятая из отчета по данному рейсу.

Как известно, чувствительными индикаторами раннего диагенеза в осадках являются содержания Fe и Mn, а также отношение Mn/Fe.

В результате проведения одномерного регрессионного анализа (Рис. 2) были установлены закономерности в распределении Mn, Fe, их отношения – Mn/Fe, C_орг по глубине, с уровнем достоверности 99 %, P–value < 0,01. Было обнаружено, что Fe резко уменьшается с глубиной почти в 5 раз от плейстоценовых осадков к олигоценовым в интервале от 10 до 108 метров, что отмечается по скважине 339. В то же время сокращение Mn в том же самом интервале глубин по скважине 339 происходит в 6,5 раз в связи с тем, что в восстановительных условиях Mn восстанавливается быстрее, чем Fe. В этом же интервале глубин плотность морских осадков уменьшается в 1,6 раз.

Рисунок 2. Результаты регрессионного анализа: а – график обратной нелинейной зависимости распределения плотности  (г/см3) по глубине скважины 339; б – график прямой линейной взаимосвязи между распределением плотности  (г/см3) и содержанием Fe (%) по скважине 339; в – график прямой нелинейной взаимосвязи между распределением плотности  (г/см3) и содержанием Mn (%) по скважине 339; г – график обратной линейной зависимости распределения содержания Fe по глубине скважины 339; д – график обратной линейной зависимости распределения содержания Mn по глубине скважины 339; е – график линейной график нелинейной обратной зависимости распределения отношения Mn/Fe по глубине скважины 340; ж – график прямой линейной зависимости содержания Сорг по глубине скважины 341; з – график обратной нелинейной зависимости распределения отношения Mn/Fe по глубине скважины 342. 1 – доверительный интервал, соответствующий предсказанному значению регрессии; 2 – доверительный интервал для среднего значения предсказанных значений регрессии; 3 – линия регрессии.

Отношение Mn/Fe уменьшается от плейстоценовых осадков к нижнеэоценовым менее интенсивно, в 2,6 раза в интервале глубин от 10 до 104 метров в скважине 340. Следует отметить сокращение отношения Mn/Fe по разрезу скважины 342 в интервале от 10 до 139,9 метров от нижнемиоцен-плейстоценовых к нижнемиоценовым осадкам в 3,8 раз, что позволяет диагностировать восстановительную обстановку, связанную с уменьшением кислорода в осадках и сопровождающуюся восстановлением окисных соединений.

Необходимо подчеркнуть, что результаты однофакторного дисперсионного анализа показали, что распределение С_орг имеет статистически значимую взаимосвязь с определенными литологическими типами осадков, т. е. с определенными морскими фациями (пласты с одинаковыми на всём протяжении литологическими свойствами и включающие одинаковые органические ископаемые осадки).

При этом отмечается увеличение содержания органического углерода от диатомовых илов к терригенным слабо кремнистым диатомовым алевритово-пелитовым илам почти в 5 раз.

Таким образом, на основании одномерного регрессионного и однофакторного дисперсионного анализов удалось оценить степень интенсивности диагенетических процессов в эоцен-плейстоценовых осадках плато Воринг. Помимо перерывов в осадконакоплении, воздействия донных течений и турбидитов, на степень интенсивности диагенеза в эоцен-плейстоценовых осадках плато Воринг оказывали влияние следующие основные факторы: 1) условия накопления осадков; 2) их литологический состав; 3) количество органического углерода, входящего в состав эоцен-плейстоценовых осадков плато Воринг.

Источник: ГЕОХИ РАН.