Актуальность изучения миграционных характеристик таких металлов, как Fe, Mn, Cu, Zn, Co, Ni и Pb, определяется прежде всего тем, что они играют важную роль в биогеохимических циклах, поскольку входят в состав многих органических ферментов [Биогеохимия…, 1983]. Наиболее значимые из них - Fe и Mn - встречаются в двух разных валентных состояниях и таким образом стабилизируются во взвешенной или растворенной формах. Окси-гидроксиды (окислы и гидроокислы) Fe и Mn обладают высокой сорбционной способностью, сорбируя из морской воды катионы металлов, такие как Ni²⁺, Cu²⁺ и Zn²⁺. Более того, оксигидроксиды Fe абсорбируют наравне с катионами, также и анионы: НРО4^2-, VO4^2-, HAsO₄^2- (включая РЗЭ, Mo, W и др.). В морской среде также часто наблюдается сепарация этих элементов в силу того, что Mn(ОН)₂ растворяется существенно легче, чем Fe(OH)₃ [Виноградов, 1967]. Подобное различие миграционных характеристик металлов проявляется и в диагенезе, изменяя первичные содержания металлов в осадках и, тем самым, усложняя проведение палеореконструкций. Наиболее ярко подобные изменения проявляются на границе между окисленным и восстановленным слоем осадков. При этом, как субаэральный (на континентах), так и субаквальный (в водоемах) диагенезы, по-разному реализуются в разных климатических и фациальных обстановках [Холодов, 2006], более того, диагенетические превращения в субаквальном диагенезе осуществляются в открытой физико-химической среде при тесном взаимодействии между иловыми и придонными водами бассейна седиментации [Гурский, 2003]. Яркая геохимическая граница субаквального диагенеза проходит по линии окислительно-восстановительного барьера, ниже которого система становиться более закрытой [Фролов, 1992]. На этом основании некоторые исследователи относят слои осадка выше этого барьера к зоне подводного выветривания (гальмиролизу), который также может считаться ранней стадией диагенеза и протекает ниже поверхности осадка в зоне активного влияния морских вод [Фербридж, 1971]. С другой стороны, по своим характерным особенностям глубоководные осадки Северного Ледовитого океана схожи с окисленными пелагическими осадками Мирового океана, обладающими низкими содержаниями органического вещества и повышенными содержаниями окислов железа и марганца [Фролов, 1992].

Проведенные нами исследования показали, что ниже линии окислительно-восстановительного барьера значительная часть металлов переходит в растворенную форму. При этом осадок теряет до 80% Mn, -60% Cu, - 50% Со и Ni, ~25% Zn и Mg, а также около 20% V. Потери Fe менее значительны и не превышают 5%. Высокая мобильность Mn может быть объяснена изменением его валентного состояния (растворением) в результате изменения рН и Eh среды, а также влиянием органического вещества. Растворенное органическое вещество переводит рудные компоненты в миграционно-способные формы [Юдович, 2001]. Предварительно можно полагать, что на формирование геохимического состава глубоководных осадков Центральной Арктики влияют несколько факторов, к наиболее важным из которых можно отнести: (1) области поставки осадочного материала и пути его транзита, (2) трансформация осадочного материала в морской (ледовой) среде и, наконец, (3) направленность реализации диагенетических преобразований.

Так, если цветовые циклы осадков хребта Ломоносова связаны с содержанием оксигидроксидов Mn [Glasby, 1991], то цветовые циклы осадков хребта Гаккеля и материкового склона, очевидно, формируются под воздействием диагенетических процессов, тесно связанных с барьерной функцией органических соединений и его дериватов (сингенетичесих сульфидов и т.п.) (рисунок).

Работа проводится в рамках кооперации между ГЕОХИ, Институтом мирских исследований им. Лейбница (IFM-GEOMAR) (г. Киль, Германия) и Институтом морских и полярных исследований им. Альфреда Вегенера (AWI) (г. Бремерхафен, Германия), направленной на изучение природы климатических изменений в высокоширотной Арктике и являющейся частью объединенной исследовательской программы в рамках Международного полярного года 2007/08 (IPY 2007/08, http://www.ipy.org). Материал получен в ходе международной экспедиции ARC XXII/2 в 2007, проходившей на борту немецкого научно-исследовательского ледокола «Polarstern».

Литература

1. Биогеохимия океана. М.: Наука, 1983. 368 с.

2. Виноградов А.П. Введение в геохимию океана. М.: Наука, 1967. 213 с.

3. Гурский Ю.П. Геохимия литогидросферы внутренних морей. М.: ГЕОС, 2003. Т. 1. 332 с.

4. Холодов В.Н. Геохимия осадочного процесса. Гл. 7: Диагенез современных и древних осадков. М.: ГЕОС, 2006. С. 162-219.

5. Юдович Я.Э. Курс геохимии осадочных пород (избранные главы): Учеб. пособие. Сыктывкар: Изд-во Сыктывкар, ун-та, 2001. 284 с.

6. Фербридж Р.У. Фазы диагенеза и аутогенное минералообразование / Диагенез и катагенез осадочных образований. М.: Мир, 1971. С. 27-91.

7. Фролов В.Т. Литология. М.: Из-во МГУ, 1992. Т. 1. 336 с.

8. Glasby G.P. Mineralogy and geochemistry of Pacific red clays. // Geological Geophysical. 1991. V. 34. P. 167-176.

9. Jakobsson M., Loevlie R., Al-Hanbali H. et al. Manganese and color cycles in Arctic Ocean sediments constrain Pleistocene chronology// Geology. 2000. V. 28, № 1. P. 23-26.