Озы широко распространены на территории Северо-запада Российской Федерации, являются образованиями с повышенными концентрациями элементов, в том числе тяжелых металлов [1, 3, 4, 7, 8]. Они представлены отложениями, наиболее неустойчивыми к антропогенной нагрузке. В этой связи актуален анализ геохимической характеристики озов в незатронутых техногенезом районах.
Цель исследования - провести геохимический анализ озов Лоухского района Республики Карелии и дать их геохимическую характеристику данного типа отложений как подоснову для геоэкологического мониторинга «закрытых» территорий северо-западной части Кольско-Карельского региона.
Авторы провели анализ данных детального геолого-геоморфического картирования, изучения форм рельефа и литогеохимического опробования озов, распространенных в Лоухском районе Республики Карелия. Работы были направлены на оценку алмазоносности площади и выполнены специалистами Филиала «АЛРОСА-Поморье», в которых авторы принимали активное участие. Эти данные позволяют привести геохимическую характеристику участка незатронутого техногенезом, типичного для Кольско-Карельского региона.
Площадь исследования по административному делению относится к Лоухскому району Республики Карелия. Северная граница площади проходит по границе с Мурманской областью, западная - по Государственной границе с Финляндией. Площадь исследуемого района составляет 2920,5 кв. км [5].
В статье основное внимание уделено геохимическому анализу озов, хотя помимо данного типа образований в районе исследований распространены другие ледниковые образования: камы, друмлины, бараньи лбы.
Во время полевых работ были отобраны литохимические пробы по профилям субмеридионального простирания, которые располагались в крест простирания озов и захватывали выходы коренных пород на дневную поверхность. Шаг опробования по профилю составлял 500 м. Расстояние между профилями - 1000 м со сгущением на детальных участках до 500 м. С целью детализации в местах обнаружения озов шаг пробоотбора сокращался до 25 м с обязательным выходом в подстилающие кристаллические породы. Кроме того, отбирались пробы с шагом 50 м вдоль гребня озов, практически вкрест основных профилей. Отбор литохимических (литогеохимических) проб проводится точечным методом с глубиной по коренным породам - 10-60 см, по озам - 1,5-2,0 м, вес одной пробы - 200 гр.
Пробоподготовка производилась на базе филиала АК «АЛРОСА» в г. Архангельске, полуколичественный спектральный анализ на 40 элементов выполнен в Бронницкой геолого-геохимической экспедиции ИМГРЭ. Число проанализированных элементов сокращено до 20 (тяжелые и редкие металлы), погрешность определения содержаний которых данным методом минимальные. В дальнейшем, вычислены кларки концентраций этих элементов относительно средних значений по выборкам с учетом кларка по А.П. Виноградову и по К.Г. Ведеполю [2].
На основе кларков концентраций элементов были составлены схемы их распределения по типам отложений и проведено геохимическое картирование территории с использованием компьютерного модуля Surfer.
Всего по всем типам четвертичных отложений и коренных пород было проанализировано данных по 701 точке пробоотбора, из них 48 точек, расположенных на озах, и 73 точки в местах выхода на поверхность коренных пород.
Статистическая обработка данных и результатов исследования проводилась с использованием методов общей и описательной статистики, корреляционного анализа в специализированных программах Microsoft Exel (при помощи функции MS Excel ПИРСОН(массив1;массив2)), SPSS Statistic 17.0 (с применением функции One-Sample T Test, 95 % Confidence Interval of the Difference).
По данным полевых наблюдений и картирования по пяти озам все они имеют однородное строение по всему простиранию и в основном сложены галечно-гравийно-песчаным материалом.
Изучение морфологии озов показывает, что размеры озов, хотя и варьируют, но в пределах средних значений - 10-12 м в высоту и 5-8 м в ширину, протяженность их достигает 12 км. Во всех случаях озы сложены осадками разного литологического состава, чередующимися в разрезе пластами песков, гравия, галечников, супесей и суглинков. В поперечном сечении озов устанавливается облекающее, антиклинальное залегание этих пластов с углами падения до 5-7о.
Для всех исследованных озов характерно их линейное распространение в северо-западном направлении.
Анализ сопоставления положения озов с тектоническими элементами согласно тектонической схеме, составленной геологами Филиала «АЛРОСА-Поморье» [5], показывает их пространственную приуроченность к северо-западным разломам. Кроме того, отмечается связь ограничения развития озов по простиранию с тектоническими нарушениями северо-восточного простирания (рис. 1).
Рис. 1. Позиция озов на схеме разломной тектоники
Следы движения ледника в виде борозд и его воздействие на геоморфологический «образ» района четко прослеживаются на цифровой модели рельефа территории.
Геохимический анализ состава озов и коренных пород архея-протерозоя показывает почти полную их идентичность.
Анализ данных микрокомпонентного состава озов показывает повышенные концентрации в них тяжелых металлов.
Также установлены фоновые концентрации этих элементов в зонах пересечения разломов и местах выхода коренных пород, представленных амфибол-биотитовыми гнейсами.
Кластерный анализ данных по содержанию тяжелых металлов в озах и коренных породах показал, что по микрокомпонентному составу исследуемые типы образований также весьма схожи. На графиках распределения средних содержаний исследуемых элементов также видна геохимическая аналогия. В обобщенном виде данные по микрокомпонентному составу представлены в виде двух кривых по двум генерализованным выборкам (рис. 2).
Рис. 2. Логарифмические кривые распределения элементов в отложениях озов (а) и гнейсах (б)
Для анализа статистической достоверности полученных результатов проведен корреляционный анализ. Корреляционная связь содержаний элементов в озах и в коренных породах является весьма высокой. В результате расчета коэффициента корреляции между двумя массивами данных по двум типам образований при помощи функции ПИРСОН (массив 1; массив 2) получаем значение 0,95. Достоверность и надежность данных показана на диаграмме рассеяния (рис. 3).
Рис. 3. Диаграмма рассеяния
Таким образом, впервые получена полная геохимическая характеристика отложений озов района. Установлена тесная геохимическая связь озов и подстилающих их гранито-гнейсов. Эти данные можно использовать как подоснову для формирования системы геоэкологического мониторинга.
Рецензенты:
- Кузнецов О.Л., д.т.н., профессор, президент Университета «Дубна». г. Дубна.
- Игнатов П.А., д.г.-м.н., кафедра экологии и наук о Земле Университета «Дубна» г. Дубна.