Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 491, № 2, стр. 37-41

Нами были исследованы донные осадки из колонки LV-77-10, полученной гравитационной трубкой в российско-китайской экспедиции ASW-2016 на НИС “Академик М.А. Лаврентьев” в проливе Лонга на глубине моря 46 м (рис. 1), единственной, вскрывшей доголоценовые отложения. Осадки представлены тонкослоистыми, в т.ч. косослоистыми, алевритами с линзами и прослоями торфа, растительного детрита и обломками древесины. Сверху с размывом залегает тонкий горизонт морских песков с раковинами, радиоуглеродная датировка которых дала раннеголоценовый возраст (рис. 2). Предварительно по всей колонке был выполнен рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) химического состава осадков, показавший наличие горизонтов обогащенных Fe, S и As (рис. 2), и в отдельных интервалах повышенное содержание Pd. Из них были исследованы 7 проб из интервалов: 51–56 см (ил с обломками сульфидизированной древесины); 56–58 см (ил с обломками древесины, обогащен углеродистым веществом); 59–62 см (торф); 123–125 см (ил); 144–146 (ожелезненный растительный детрит) и 158–160 см (ил с растительными остатками и примесью гидроксидов Fe до 15%) (рис.1).

Рис. 1.

Место отбора колонки LV77-10. Рельеф дна показан в оттенках серого по данным GEBCO.

Рис. 2.

Вариации магнитной восприимчивости и содержаний химических элементов (по данным рентгенофлуоресцентного анализа) в осадках колонки LV77-10: 1–6 – типы отложений: 1 – смешанные песчано-илистые с ракушей, 2 – плотный пелит алевритовый (суглинок), 3 – алеврит, 4 – сапропель, 5–6 – тонкослоистые осадки (алеврит – растительный детрит) с древесиной и линзами оторфованного детрита: 5 – косослоистые, 6 – горизонтальнослоистые; 7 – крупные обломки древесины; 8 – ракуша; 9 – места отбора проб и их номера.

Минералогические исследования выполнены на сканирующем электронном микроскопе EVO-50, с четырьмя энергодисперсионными спектрометрами “Bruker” и системой микроанализа “Quantax”. Объект изучения – зерна тонкопелитового материала и спилы древесины, наклеенные на углеродистый скотч и напыленные углеродом. Условия измерений с калибровкой на углеродное покрытие: ускоряющее напряжение 25 кВ, ток пучка 120 нА, размер излучающей области около 4 мкм, увеличение более 500 крат. Кроме того осадки были исследованы с помощью атомно-эмиссионного спектрального анализа и ICP–MS-метода.

Согласно данным РФА (рис. 2), в колонке выделелено два обогащенных S, As и Fe горизонта: 52–62 см и 132–160 см. По данным спектрального анализа верхний рудный горизонт заметно обогащен Fe, Mg, Mn, Cr и Ba, в то время как для нижнего рудного горизонта концентрации этих элементов существенно ниже (Fe, Mg, Cr, Ba), либо выше (Mn). Верхний рудный уровень также обогащен Mo, Ag и отчасти Со (табл. 1), а в нижнем – заметно повышены содержания Pb, Sn, Li, Zn и отчасти Ni. Хотя относительно кларка эти элементы не аномальны, за исключением Ag и Zn. Данные ICP–MS (табл. 2), показывают неоднородное распределение Pd, Pt и Au в пробах.

При изучении пелитового материала, помимо породообразующих минералов (гидрослюда, полевые шпаты, кварц), были обнаружены тонкодисперсные минеральные фазы: пирит (марказит?), арсенопирит, самородные Au и Ag, акантит, оксиды или гидроксиды (?) Fe, Ag-Cu, Cu, Pb, Cu-Zn-Pb, а также касситерит, ильменит, барит, галит, гипс, циркон, монацит и ксенотим.

Пирит (марказит?) преобладает и образует скопления сферических глобулярных микровключений размером от 1.0–2.0 мкм. Реже встречается фрамбоидальный пирит размером до 30 мкм. Арсенопирит отмечен в алюмосиликатной матрице в виде микрокристаллов размером около 1 мкм.

Микровключения самородных Au и Ag размером до 2 мкм образуют вростки в гипсе и в алюмосиликатной матрице. Пробность Au варьирует от 896 до 915‰. В ассоциации с ним установлены включения самородной меди (0.4–1.8 мкм) и фазы Fe–Ni–Cr-состава. Самородное серебро размером от 1 до 8 мкм присутствует в виде просечек среди смеси гидроксидов Fe и галита и мелких включений в породообразующей массе. Иногда встречаются фазы Cu–Zn–Pb- и Pb–Cu-состава размером от 0.9 до 20 мкм, в которых обнаружены золотинки микронных размеров (от 0.8 до 1 мкм). Из минералов Ag найден его сульфид, предположительно акантит, представленный кристаллами копьевидного (рис. 3 а) и кубического облика размером от 2.5 до 13 мкм. Иногда он образует более крупные сростки шестоватых и копьевидных кристаллов (до 0.5 мм).

Рис. 3.

Кристаллы акантита копьевидного облика в породообразующей массе (а) и микровключения самородного золота в слоях древесины. На врезке –энергодисперсионный спектр (б).

При исследовании спилов древесины, захороненной в осадках верхнего рудного уровня, были обнаружены мелкие включения самородных Au (0.4–3.1 мкм) (рис. 3б) и Ag (1.8–8.3 мкм), а также Fe–S-фазы. Очень часто в них встречаются участки в виде скопления зерен Fe–S–O-состава.

По результатам минералогических исследований можно судить о присутствии минеральных форм рудных элементов, As и S в изученных “рудных” прослоях, что подтверждается геохимическими данными. Это сопоставимо с минеральными формами рудных элементов пермских терригенных пород Яно-Колымского орогенного пояса [1], осадочные бассейны которого имеют определенное геохимическое сходство с современным бассейном Чукотского моря [2]. Собственные минеральные формы благородных металлов и сульфидов железа достаточно обычны как в мелководных шельфовых морских отложениях, так и в глубоководной обстановке [3, 4]. Наши находки сульфидов железа среди слабо литифицированных горизонтов морских осадков, обогащенных серой, равно как и глобулярная их морфология, свидетельствуют о первично осадочном происхождении фрамбоидального пирита, известного во многих сланцевых толщах разного возраста. Мы полагаем, что исследованные осадки представляют собой дельтовые отложения палео-Колымы, современное устье которой находится не так далеко от позиции изученного разреза (рис. 1), а по рельефу дна палеодолина прослеживается как в Восточно-Сибирском море, так и в проливе Лонга [5]. Это предполагает возможный вынос благородных и рудных элементов рекой в форме химических соединений и осаждение их в прибрежно-морской зоне. Об этом, в частности, свидетельствуют находки сростков микрокристаллов акантита, формы срастаний которых свидетельствуют об их кристаллизации из раствора. Результаты исследования остатков древесины также указывают на возможность разноса самородных металлов и в виде сорбированных частиц, с захоронением их вместе с крупными древесными остатками, которые в дальнейшем при полной литификации отложений бассейна превращаются в обогащенные углеродом и благородными металлами слои.

Все вышеизложенное предполагает в арктических бассейнах современной пассивной континентальной окраины существование условий для образования горизонтов, обогащенных благородными металлами, источниками которых могут являться как крупные реки, так и зоны рассеянного рифтогенеза, установленные восточнее в котловине Чукотского моря [2]. В обоих случаях возможно формирование потенциально рудоносных осадков при их литификации и метаморфизме. Наши исследования показали, что в изученном разрезе позднеплейстоценовых дельтовых осадков выявлены два уровня с повышенными концентрациями Fe, S, As, Au и Pd, в которых обнаружены самородные Au и Ag, фаза состава близкого к Ag₂S, пирита (марказита?), арсенопирита, фазы сложного состава (Ag–Pb–Cu–Zn, Ag–Cu). Это свидетельствует о том, что в арктических бассейнах современной пассивной континентальной окраины возможно формирование обогащенных благороднометалльной минерализацией горизонтов. Благородные металлы при их формировании могли как накапливаться в собственных минеральных формах (Au, Ag), локализованных в древесных остатках, так и образовывать сульфидные минералы (Ag) при химических реакциях растворенных форм.