Химия плейстоценовых осадков Тихого океана: что скрывают океанские глубины?

Сотрудники лаборатории геохимии осадочных пород Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) провели масштабное исследование химического состава осадков Тихого океана, сформировавшихся в плейстоцене — геологической эпохе продолжительностью около 2,6 миллионов лет. В результате изучен химический состав плейстоценовых морских осадков, по методике А.Б. Ронова, с целью детализации данных о химическом составе земной коры. Основная задача заключалась в получении усреднённых значений химического состава плейстоценовых отложений Тихого океана, их скоростей накопления и абсолютных масс, что стало возможным благодаря созданию обширной базы данных и последующему статистическому анализу.

Результаты исследования были опубликованы в журнале «Lithology and Mineral Resources» (Levitan et al., 2025).

Для работы были использованы опубликованные результаты химических анализов из программ глубоководного бурения (DSDP, ODP, IODP) и других источников. Объединённая база включает 4139 проб с более чем 47 000 определениями химических элементов. Были проведены ревизия данных, исключение недостоверных анализов и пересчёт содержания элементов в оксидной форме. Все пробы классифицированы по литологическим типам. Исследование охватывает весь Тихий океан в пределах всего плейстоценового времени.

Расположение скважин глубоководного бурения, в которых были охарактеризованы плейстоценовые отложения

 Средний арифметический химический состав осадков (в мас. %) составил: SiO₂ — 49,32; TiO₂ — 0,60; Al₂O₃ — 15,75; Fe₂O₃ — 7,70; MnO — 0,21; MgO — 2,40; CaO — 10,18; Na₂O — 2,19; K₂O — 3,04; P₂O₅ — 0,16; ППП — 8,45.

Массы компонентов в осадках за плейстоцен (в 1018 г) равны: SiO₂ — 1910,85; Al₂O₃ — 610,03; Fe₂O₃ — 298,46; CaO — 394,22; MgO — 92,83; Na₂O — 85,00; K₂O — 117,84; TiO₂ — 23,15; MnO — 8,22; P₂O₅ — 6,37; ППП — 375,01.

Массы некоторых редких элементов составляют: Li — 0,130; V — 0,398; Cr — 0,196; Co — 0,089; Ni — 0,278; Cu — 0,409; Zn — 0,394; Sr — 1,965; Ba — 2,731; Zr — 0,429 (все в 1018 г).

Ключевым результатом стало подтверждение значительной роли филлипситовых глин среди пелагических глин плейстоцена. Эти цеолитовые глины образуются при разложении вулканического стекла и содержат заметное количество вулканогенного материала. Гемипелагические глины химически очень похожи на вулканогенные отложения. Также выявлена определённая специфика гидротермальных осадков по сравнению с фоновыми.

Сравнение состава осадков с геохимическими эталонами PAAS и UCC позволило зафиксировать различия в степени терригенности и наличии гидрогенных компонентов.

Факторный анализ выявил три доминирующих источника вещества: литогенное/карбонатное, гидрогенное и, предположительно, пелагическое. Это позволило выделить устойчивые геохимические ассоциации и установить роль различных источников материала в формировании плейстоценовых отложений.

Полученные значения средних скоростей накопления и абсолютных масс осадкообразующих компонентов создают базу для сравнений с осадками других океанов и эпох. Это способствует пониманию химической эволюции Мирового океана и глобальных осадочных процессов позднего кайнозоя.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.

Источник: Минобрнауки России.