3. биогеохимия биоты в природных ландшафтах и зоне геотехногенеза

Вид материала

Документы

Содержание Обитания горных ландшафтов T.T. Taisaev, I.A. Proscurin, I.A. Zamogolova Влияние механохимических преобразований на рудоносные Mechanochemical transformation influence on phosphorite

Подобный материал:

• 1. минералого-геохимические процессы в техногенных и геотехногенных ландшафтах, 768.05kb.
• Функциональная структура биоты в природных экосистемах камчатки 03. 02. 08 Экология, 777.4kb.
• Кционировании техно-природных систем и другой антропогенной деятельности для последующего, 582.73kb.
• Основная образовательная программа высшего профессионального образования уровня бакалавриата, 1699.69kb.
• Патофизиология регионарного кровообращения и микроциркуляции, 124.19kb.
• 1. минералого-геохимические процессы в природных и геотехногенных ландшафтах особенности, 1666.92kb.
• Спросите любого сталкера, какое время суток в Зоне самое страшное? Икаждый ответит, 4342.79kb.
• Терминология, 90.36kb.
• Моделирование нейтронного потока в активной зоне ввэр с помощью нейросетевых технологий, 51.73kb.
• Ионова Наталья Владимировна, ст преподаватель Учебных часов: лекций 30 Практические, 98.17kb.

КЕДРОВЫЙ СТЛАНИК (Pinus Pumile) ИНДИКАТОР ГЕОХИМИЧЕСКОЙ СРЕДЫ
ОБИТАНИЯ ГОРНЫХ ЛАНДШАФТОВ

Т.Т. Тайсаев, И.А. Проскурин, И.А. Замоголова

Бурятский государственный университет, Улан-Удэ, Россия, taisaev@bsu.ru


Pinus Pumile as indicator of geochemistry habitat in mountain
landscapes

T.T. Taisaev, I.A. Proscurin, I.A. Zamogolova

Buriat State University, Ulan-Ude, Russia, taisaev@bsu.ru


The authors think, that Pinus Pumile prefer inhabit in acid rocks, on granits, volcanic rocks and under the ore-bearing rocks, but on carbonate rocks. Some times Pinus Pumile become a main ecological edificatory. Then they make some examples in evidence there opinion.

В бореальной тайге Сибири и Дальнего востока в зоне многолетней мерзлоты огромные территории занимают заросли кедрового стланика [4]. В горных областях они формируют верхнюю границу лесов. Кедровый стланик выходец (абориген) северо-тихооокеанских ландшафтов на мезозойских и кайнозойских вулканогенных поясах с муссонным климатом и снежной зимой.

Расширение арела стланика произошло в горных экосистемах Сибири в позднем кайнозое. Подгольцовый пояс кедрового стланика сформировался во время горных оледенений. В настоящее время стланик доходит до Восточного Саяна, где криоаридный резко-континетальный климат с маломощным нежным покровом неблагоприятствовали его распространению.

В Забайкалье в составе Байкало-Джугджурских фаций [1] выделяются подгольцовые вершинные с кедрово-стланиковым покровом (кедрово-стланиковые гольцы), и горные лиственично-таёжные редуцированного развития привершинные кедровые стланики.

Эколого-геохимические условия обитания кедрового стланика определяются геолого-геоморфологическими и климатическими условиями. Стланик предпочитает поселяться на гранитоидах, основных вулканогенных, вулканогенно-терригенных, кристаллических сланцах и рудных зонах. Он избегает карбонатные породы. Горные мерзлотные ландшафты под стланиками относятся к кислому классу (H+).

Почвы скелетные с коротким профилем, обладают легким механическим составом. Характерно высокое содержание грубого гумуса (слаборазложившиеся растительные остатки) в горизонте А-1, кислая реакция среды, большая гидролитическая и обменная кислотность, низкое содержание обменных оснований, высокое содержание подвижного железа. Под мертво-покровными ассоциациями кедровостлаников формируются преимущественно эродированные почвы; под лишайниковыми, моховыми и мохово-лишайниковыми ассоциациями – почвы подзолистого типа с торфяно-подзолистым подтипом, и под сфагновыми ассоциациями – торфяно-перегнойные таёжно-мерзлотные почвы.

В Прибайкалье и Забайкалье заросли кедрового стланика, занимающие подгольцовые плоско вершинные поверхности произрастают в местах повышенного снежного покрова , хорошей освещенности и повышенного поступления солнечной энергии на поверхность зарослей. Такие эколого-геохимические условия на геохимически специализированных породах (ГСП) и рудных зонах обеспечивают высокую продуктивность стлаников, связанных с оптимальным минеральным питанием растений.

Очень густые и высокопродуктивные заросли кедрового стланика формируются на полуострове Камчатка на вулканических ландшафтах с современным вулканизмом и пеплопадами. Высокая урожайность и калорийность стланикового ореха привлекает сюда бурых медведей . Заросли кедрового стланика на вулканогенных ландшафтах – наиболее благоприятная среда обитания медведя, летние места постоянного нагула и жировки. Здесь высокая плотность медведей. При хорошей кормовой базе медведи достигают высокой упитанности и рекордно большого для медведей таёжной зоны Евразии веса 650-700 кг. На этом примере хорошо проявляется роль геохимической среды кедрово-стланиковых ландшафтов на вулканогенных породах и связи их с животным миром. С этих позиций интересно рассмотрение особенностей формообразования стланика, связанного с его миграцией с тихоокеанского побережья на запад вглубь Азии до Байкальского региона.

Отметим что самые крупные, весом 700, даже 750 кг бурые медведи обитают также на вулканогенных ландшафтах Аляски. Здесь заросли кедрового стланика отсутствуют, сюда он не проник. Причина пока не известна, но вероятно это связано с цикличностью колебаний уровня океана и оледенений. Связь же геохимической среды обитания на вулканогенных породах новейшего времени, богатых кормовыми ресурсами с концентрацией бурого медведя очевидна.

Общеизвестно, что густые и обильные заросли кедрового стланика распространены на северо-востоке Азии – в Магаданской области, на востоке Якутии, на Корякском нагорье, Камчактском полуострове, распространён он также на юго-западе вдоль хребтов Станового и Патомского нагорья, в Прибайкалье и Забайкалье. Характерно что обширные ареалы стланика в горных ландшафтах формируются в пределах рудных полей и ГСП металлогенических поясов. Геохимические мерзлотные ландшафты рудных полей были оптимальной средой обитания, которыми «завладели» заросли кедрового стланика в процессе миграции и адаптации его из систем тихоокеанского побережья на запад.

Рассмотрим ряд рудных месторождений и ГСП в Байкальском регионе, перекрытых густыми зарослями кедрового стланика.

Холоднинское крупное колчеданно-полиметалическое в подгольцовой зоне до открытия в 1970 г. было покрыто густыми трудно проходимыми зарослями кедрового стланика. Покров стлаников «укрывал» выход месторождения, затрудняя его обнаружение. Оно было пропущено при поисках масштаба 1:50000 в 1959-1961 гг. Месторождение было выявлено после пожара, когда выгорел стланик и обнажилась зона окисления сульфидных руд на северо-восточном фланге. Позднее на юго-западном фланге геофизики нашли глыбы колчеданно-полиметаллических руд. Вдоль новейших разломов на месторождении и флангах его наблюдались очаги разгрузки холодных глеевых железистых вод с обильными отложениями лимонитовых охр (кислородный геохимический барьер). На месторождении известен восходящий железистый источник, пересекающий на глубине рудную залежь. Кислый железистый источник с отложениями лимонитовых руд издавна посещали изюбри, лоси и бурые медведи. Их экскременты замещены гидроокислами железа. А экскременты медведя состояли из ореха кедрового стланика. Лимонитовые охры и замещённые гидроокислами железа экскременты этих животных отличаются высокими концентрациями Zn, Pb,Ag, Cd, As, полностью соответствующих составу руд месторождения. Эти же рудные элементы накапливаются в кедровом стланике вокруг источника. При разведке месторождения в1970-80гг. штольней в зоне разлома были вскрыты холодные кислые железистые воды. В устье штольни для этих вод характерно осаждение железистых осадков. Здесь зимой А.М. Плюснин (2006 г.) обнаружил два трупа баргузинских соболей, вероятно погибших вследствие питья рудничных вод с высоким содержанием тяжёлых металлов. Геохимические ландшафты Холоднинского месторождения с густыми зарослями кедрового стланика были в недавнем прошлом средой обитания для бурого медведя и соболя. Зверовые солонцы на выходе железистых вод активно посещали лоси, изюбри, медведи.

В отрогах Северо-Муйского хребта после пожара в густых зарослях кедрового стланика было открыто Каменное золоторудное месторождение с криогенной зоной окисления. На курумовом склоне после пожара окисленные руды стали активно размываться дождями и снежными водами. Это месторождение было выявлено по выходам красной зоны окисления. Золото накапливается до 0.1-0.5 г./т. в ветвях стланика.

В Прибайкалье и Забайкалье на плоско вершинных подгольцовых горах, занятых зарослями кедрового стланика, сохранились древние зоны золотосульфидных руд. Так, на горках Каменка в верховьях Мылдыгена - Замокты (бассейн Малой Курбы) и Укучикта в верховьях Оркаликана (бассейн левой Мамы) окисленные рудные залежи подвергнуты активной эоловой переработке. Произошла концентрация золота в самом поверхностном слое (10-20 см) с обогащением золота в 3-100 раз выше, чем на глубине. Эоловая концентрация золота над окисленными рудами обеспечивает питание золотом россыпей в указанных реках. На горках в условиях хорошей освещённости и повышенного поступления солнечной радиации среди разреженных зарослей стланика растёт крупная (до1 см в диаметре брусника). Такой размер ягод связан с минеральным питанием их над окисленными рудами. Ранее очень крупная голубица отмечена нами в 1965 г. в таёжно-мерзлотных ландшафтах над зоной окисления Озёрного месторождения.

В бассейне реки Катеры – левого притока реки Верхней Ангары густые трудно проходимые заросли кедрового стланика на подгольцовых водоразделах и склонах формируются в пределах черносланцевых сульфидизированных пород. Здесь хорошо проявлена роль литогенного субстрата среды на высокую продуктивность стланика. Эти же особенности наблюдаются и по водотокам 2-3 порядка, где формируются ложковые россыпи золота среди черных сланцев.

На холодном восточном побережье озера Байкал Л.Н. Тюлиной [2] выделен прибрежный ложногольцовый пояс кедрового стланика. Здесь на западном склоне Баргузинского хребта нарушается нормальная высотная поясность: между подгольцовым и прибрежным поясами стлаников выделяется пояс темнохвойной тайги. На северо-востоке Азии вдоль тихоокеанского побережья (по островам) выделяется особый прибрежный пояс стлаников.

На Байкале интерес представляют заросли кедрового стланика на Чивыркуйском перешейке - песчаной Мягкой Косе между Святым Носом и восточным побережьем озера. На песчаной косе протяжённостью 20 км характерна необычная ассоциация растительности. Кедровый стланик произрастает с низкими кустами черёмухи и сухостепными травами, в частности чабрецом (ая-гангой). Здесь на косе между Байкалом и Чивыркуйскими болотами видим редкое сочетание подгольцовых и степных видов растений. Сухостепные травы отмечены на островах и мысах Чивыркуйского залива [2]. Такой природный феномен на Байкале объясняется особыми климатическими условиями, в частности ветровым режимом. Чивыркуйский перешеек, включая Мягкую Косу, болотно-озёрные экосистемы и острова Чивыркуйского залива расположены в ветровом коридоре, возникающем вследствие постоянных господствующих юго-западных ветров (Култук). Култук принимал активное участие в образовании песчаной косы между Баргузинским и Чивыркуйским заливами в позднем плейстоцене. Иссушающее влияние господствующих ветров привело к эффекту аридизации на указанной песчаной косе и островах и мысах, сложенных кристаллическими породами в Чивыркуйском заливе.

Аналогичный эффект аридизации проявлен на Байкале в проливе Малое море, где на многочисленных островах, включая Ольхон, формируются сухостепные ландшафты. Это связано с сильным иссушающим действием горного ветра – «Сармы», скатывающегося с Приморского хребта на острова Малого моря.

На западном склоне Баргузинского хребта в бассейне Большой Речки с термальными источниками густые заросли кедрового стланика, с богатой кормовой базой были исконной средой обитания бурого медведя и баргузинского соболя, поедающего многочисленных грызунов. В недавнем прошлом это были хорошие охотничьи угодья эвенков – коренных жителей прибайкальской тайги. Нам представляется, что здесь возник основной очаг обитания баргузинского соболя как пушного зверя, ставшего мировым эталоном качества меха. Основное поголовье багузинского соболя сохранялось до его истребления в XIX веке. Местообитания баргузинского соболя нуждается в эколого-геохимическом анализе геосистемы кедровых стлаников.

Выводы

Кедровый стланик – геохимический индикатор кислой среды обитания, мерзлотных ландшафтов на геохимически специализированных породах и рудных зонах. Кедровый стланик как средообразующее растение бореальных лесов хорошо адаптирован к изменению климатических условий в горных ландшафтах от Тихого океана до озера Байкал.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ, № 08-05-98023.


Литература


1. Атлас Забайкалья. Главн. упр. геодезии и картографии при СМ. СССР, М. – Иркутск: 1967. – С 70-71.

2. Моложников В.Н. Кедровый стланик горных ландшафтов Северного Прибайкалья М.: Наука 1975. – 152 с.

3. Новейшие отложения и палеогеография Чукотки. – М.: Наука, 1980. – 240 с.

4. Поздняков Л.Н. Лес на вечной мерзлоте. – Новосибирск: Наука, 1983. – 97 с.


ВЛИЯНИЕ МЕХАНОХИМИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ НА РУДОНОСНЫЕ
БАКТЕРИАЛЬНЫЕ ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ ФОСФОРИТОВ МОНГОЛИИ

А.В. Татаринов¹, Л.И. Яловик¹, Н.С. Карманов¹, Д. Энхтуяа<sup>2

1</sup>Геологический институт СО РАН, Улан-Удэ, Россия, tatarinov@gin.bscnet.ru

²Педагогический институт, Улан-Батор, Монголия, a_munkhtuya2000@yahoo,com


MECHANOCHEMICAL TRANSFORMATION INFLUENCE ON PHOSPHORITE
ORE-BEARING BACTERIAL ORGANIC-MINERAL UNITS IN MONGOLIA

A.V. Tatarinov¹, L.I. Yalovik¹, N.S. Karmanov¹, D. Enhtuyaa<sup>2

1</sup>Geological Institute SB RAS, Ulan-Ude, Russia, tatarinov@gin.bscnet.ru

²Pedagogical Institute, Ulan-Bator, Mongolia, a_munkhtuya2000@yahoo,com


Explored siliceous phosphorescence from Burenhansk deposit, consisting of phosphorous and siliceous cyanicbacterial mate, contains the area bacterial-ore material. It is revealed that under mechanical activation during 30 mines of the tests phosphorescence in a ball mill a new formation of paragenesises fluorine-apatite with low-grade gold, enriched lead and fluorinehydroxylapatite with silvercontaining gold is formed. The synthesized microparticles hightest Au in knitting with quartz-vitlokites unit.


Фосфориты Хубсугульского фосфоритоносного бассейна Монголии содержат элементы-примеси многих рудных элементов (V, Cr, Ni, Cu, Zn, Pb, Ag, Au, Pt, Pd и др.), нередко в повышенных, вплоть до промышленных, концентрациях. При этом для части рудных элементов (ЭПГ, Hg, частично Au, Pb) не установлены минеральные фазы, что позволило предполагать образование их в форме металлоорганических кластеров и тонкодисперсных выделений в сульфидах слабо раскристаллизованных бактериальных органо-минеральных агрегатов. Данный вывод согласуется с результатами бактериально-палеонтологического изучения хубсугульских фосфоритов. В последнее время установлено, что фосфориты Хубсугульского и его южного продолжения Бурэнханского месторождений нацело состоят из фосфатизированных и окремненных бактериальных сообществ, преимущественно представленными фрагментами цианобактериальных матов (Жегало, 2002). Эти фрагменты сохранились в фосфоритах в виде микростроматолитов и микрожелвачков, размерами от десятков до сотен микрон. Микрожелвачки сложены фосфатизированными переплетенными нитчатыми бактериями или их чехлами с разным диаметром нитей и форм округлого, веерообразного и гантелевидного габитуса. Е.А.Жегало (2002) наблюдал псевдоморфозы фосфата по пурпурным и иным бактериям наннометровой размерности.

Отмеченные особенности хубсугульских фосфоритов, в части хорошей сохранности реликтов фосфатизирующих бактериальных сообществ, позволяют в процессе их механической активации установить влияние механохимических преобразований на бактериальные органо-минеральные агрегаты, в той или иной степени обогащенных различными рудными компонентами и, в первую очередь, на золотоносные металлоорганические кластеры.

В качестве объекта экспериментальных исследований были выбраны кремнистые фосфориты из Бурэнханского месторождения, в которых было обнаружено тонкое золото. Пробы таких фосфоритов подвергались механическому активированию в шаровой вибромельнице в течение 30 мин. Зерна исходной пробы и продукты ее помола изучались на сканирующем электронном микроскопе LEO-1430 VP с энергодисперсионным спектрометром JNCA Energu в лаборатории ГИН СО РАН.

Фосфориты исходной пробы обладают брекчиевой текстурой, мозаично-криптозернистыми структурами. Обломки брекчии представлены: 1) тонкозернистой кремнистой (халцедон, кварц) породой с включениями (0,01-0,03 мм) тонко рассеянного органо-рудного вещества (остатки бактериального мата) и реликтовыми обособлениями (0,05-0,1 мм) нераскристаллизованного аморфного серо-бурого субстрата, иногда образующими агрегаты типа онколитов, размерами 0,8-5 мм; 2) обломки буро-серой, темно-серой окрасок, сложенные нераскристаллизованным или частично раскристаллизованным фосфатным веществом с пылевидной примесью бактериально-рудного вещества с характерными коккоидными формами; 3) обломки фосфатов радиально-лучистого строения с поперечными тонкими полосками органо-рудного вещества, формирующих концентрически-слоистую текстуру.

Цементирующий субстрат брекчиевых фосфоритов слабо раскристаллизован в апатит-кварцевый агрегат, содержит примеси реликтовых тонких бактериально-рудных выделений. Образования монофосфата часто образуют слойки в микроонколитах.

Из рудных минералов в изученных образцах брекчиевого фосфорита диагностированы пирит, халькопирит, гематит, лимонит (гетит) и самородное золото. Размеры частиц золота 1-3 мкм. Они приурочены к участкам окисленного пирита. Тончайшая рудная “пыль” с преобладанием сульфидов сконцентрирована в бактериально-минеральных агрегатах.

В отдельных образцах можно наблюдать трехслойное строение первичных фосфоритов. Примерная зональность фосфоритов представляется в следующем виде:

1) концентрически-слоистые агрегаты, состоящие из белых мелкозернистых слойков (мощность 0,1-0,7 мм) кварца (халцедона), возможно с примесью мелкокристаллического апатита, и кремнистых слойков (мощность 0,05-0,2 мм), обогащенных органикой в виде тонко рассеянной “пыли”;

2) буровато-серый слой аморфного (до криптозернистого) бактериально-фосфатного агрегата с коккоидными микроформами;

3) условно выделенный слой, состоящий из микроонколитов аморфного фосфата, заключенных в обломки серо-черного цвета аморфного кремнезема, интенсивно насыщенного фрагментами бактериального мата с коккоидными микроструктурами.

Эти первичные (диагенетические) слойки в процессе катагенеза, а возможно и конседиментационной тектоники, были нарушены, разбиты на отдельные фрагменты (формирование брекчиевых фосфоритов). Цементирующий субстрат при этом возник с участием позднего бактериального сообщества. Параллельно, раннее аморфное органо-кремнисто-фосфатное вещество обломков брекчиевых фосфоритов раскристаллизовывалось с образованием криптомелкозернистых хлорит-серицит-кварц-апатитовых агрегатов.

Изучение состава отдельного зерна монофосфата на сканирующем электронном микроскопе показало, что основная его масса сложена фторапатитом с примесью SrO (до 1,21 мас.%), иногда SiO₂ и Al₂O₃. Из данных силикатного анализа соответствующей навески монофосфата можно предполагать и наличие фаз фторкарбонатапатита (франколита). По сравнению с теоретическим составом в рассматриваемом фтор-апатите наблюдается некоторый избыток F. Обнаружены реликтовые агрегаты размером от 0,5х0,5 мкм до 25-45х75-100 мкм, представленные аморфным, слабораскристаллизованным бактериально-сульфидно-фосфатно-кремнистым веществом, вероятно содержащих некоторое количество гидрослюд. Содержания SiO₂ (табл. 1) в таких агрегатах широко варьируют (54,87-94,52 мас.%). По всей видимости, по тонкодисперсному пириту, входящему в состав указанных агрегатов развивается гетит (лимонит), содержащий примеси V, Ni, Zn.

Таблица 1

Химический состав (мас.%) золотоносных агрегатов из зерна активированного фосфорита

SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	SrO	P2O5	F	Cl	H2O	Ag	Au	Hg	Сумма
0,94 4,94 8,08 34,17 1,46 1,62 2,69	0,86 3,63	2,13 11,10 0,94 3,99	9,30 48,36 7,26 30,71 53,25 29,59 49,15	1,01	6,49 33,74 5,47 23,13 41,31 21,04 34,94	1,03 4,37 3,43 1,64 2,72	0,36 1,86	6,32 10,50	11,12 13,77 10,74 14,07 1,96 4,93	69,66 86,23 65,62 85,93 34,19 85,93	3,64 9,14	100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,46 100,00 100,00 100,00

В результате механической активации пробы фосфорита в вибромельнице, исходный материал подвергался измельчению и механохимическим преобразованиям. Преобладающий размер полученных при измельчении зерен от 0,5 до 5-10 мкм. Единичные зерна достигают 63х45 мкм. Состав фторапатита при активации практически не меняется. За счет механохимических реакций в зернах фторапатита и франколита реликтовые агрегаты аморфного бактериально-фосфатно-кремнистого с сульфидами вещества замещаются тонкими золотосодержащими агрегатами кварц-оксиапатитового фторапатитового, кварц-фтор-апатитового, хлорапатитового, фторгидроксил-апатитового и кремнисто-железистого витлокита, о чем свидетельствуют одинаковые размеры и характер распределения тех и других на поверхности среза зерна. Примерно около 50% реликтовых агрегатов замещены золотоносными новообразованиями. Размеры золотоносных новообразований варьируют от 0,1х0,1 мкм до полос длиной 20 мкм и шириной 1,5-2 мкм. Вокруг белых агрегатов, богатых золотом (25-80%), иногда наблюдаются светло-серые каймы фторапатита с низкой золотоносностью.

Самородное золото большей частью выделяется в виде тонких микропластинок длиной от 1 мкм до нескольких микрон. Наиболее крупные из них достигают размеров 1х7 мкм и 2,5х5 мкм. Из элементов-примесей в самородном золоте установлены Ag (4.93-20.18 мас. %), Hg (3,64-10,49 мас. %) и Pb (до 20,47 мас. %). Самородное низкопробное золото обнаружено в новообразованном механохимическим путем фторапатите, а высокопробное в кварц-витлокитовом агрегате. В низкопробном золоте отмечена максимальная концентрация Pb. Микрочастицы Au, содержащие примесь Hg локализованы в выделениях фторгидроксилапатита.


Литература


1. Жегало Е.А. Фосфориты Хубсугула – как пример изучения осадочных полезных ископаемых // Современные вопросы геологии. Матер. молодежн. конф., 2-е Яншинские чтения 27-29 марта 2002 г. Сб. научн. Тр. – М.: Научный мир, 2002. – С. 84-85.