Цель и задачи проекта
Целью проекта является получение новых сведений о водных карбонатах кальция (икаите и моногидрокальците) и псевдоморфозах по ним (глендонитам) для уточнения существующих и создания новых палеоклиматических реконструкций.
Задачи проекта
1) создать коллекцию икаита и моногидрокальцита из современных отложений;
2) систематизировать и дополнить коллекцию глендонитов фанерозойского возраста;
3) детально охарактеризовать химический состав водных карбонатов кальция (икаита и моногидрокальцита) и минеральный состав продуктов их преобразования (глендонитов);
4) изучить изотопный состав кислорода и углерода водных карбонатов кальция и продуктов их преобразования;
5) на основании полученных данных, а также данных о стратиграфической, географической и фациальной приуроченности водных карбонатов кальция и продуктов их преобразования уточнить обстановки их формирования и последующего диа- и катагенетического преобразования.
Актуальность исследования
Изучению икаита (низкотемпературного метастабильного гексагидрата кальцита), моногидрокальцита (метастабильного гидрата кальцита), и псевдоморфоз по икаиту (глендонитам) в настоящее время уделяется большое внимание. Несмотря на это, ключевые факторы, влияющие на образование водных карбонатов кальция, их дальнейшую трансформацию и механизмы образования псевдоморфоз традиционнго называемых глендонитами до сих пор остаются предметом острых дискуссий.
Марландом (1975) было показано, что поле стабильности икаита (холодная температура и относительно высокое давление) не реализуются на Земле, однако этот минерал сравнительно широко распространен в природе (он был обнаружен на Антарктическом шельфе, в глубоководном конусе выноса в Заире, на западном Аргентинском континентальном бассейне, в Охотском море и Восточной Сибири, в арктических и антарктических морях и др). Моногидрокальцит впервые был обнаружен в качестве продукта дегидратации икаита (Krauss and Schriever 1930) и описан как новый минерал из отложений озера Иссык-Куль, Киргизия (Семенов 1964). К настоящему времени моногидрокальцит обнаружен по всему миру в отложениях соленых озер (напр. Нам Ко Лэйк, Тибет, озера Батлер и Фелмонгери, Австралия, озера Ховсголь, Монголия, озера Цыган-Тэрм, Монголия) и пещер (напр. Эйбенгротте, Германия, Гвадалупе Маунтинс, Мексика, и Скаризоара, Румыния), а также антропогенных водоемах (напр. в чашах фонтанов Петергофа, Россия). Глендониты также широко распространены в природе и обнаружены в разновозрастных отложениях всего Северного полушария (напр. в отложениях бассейна Свердруп, на Шпицбергене, Сибири и северной Аляски).
Условия нахождения природного икаита, а также лабораторные эксперименты указывают, что икаит образуется при температурах, близких к 0 °С, и разлагается, если температура воды значительно возрастает. Моногидрокальцит также имеет очень узкие поля стабильности, а его обнаружение вместе с икаитом может указывать на существенное влияние пониженных температур на его стабилизацию. Учитывая ограниченный диапазон термостабильности водных карбонатов кальция и их появление в холодных средах, присутствие глендонитов в отложениях часто интерпретируется как маркер холодных условий и, следовательно, является важным показателем для идентификации холодных климатических интервалов в истории Земли. Тем не менее, вопрос о возможности использования икаита и глендонитов как палеоклиматического индикатора, является дискуссионным. Если икаит образуется при соблюдении термических и химических параметров, глендониты (псевдоморфозы по икаиту) должны встречаться гораздо чаще, чем они обнаруживаются. Это указывает на значительные ограничения стабильности икаита (и, как следствие,- глендонитов). Таким образом, требуются дополнительные исследования для выяснения условий формирования и стабильности икаита, а также уточнение возможности использования глендонитов, как палеоклиматических индикаторов.
Получены новые сведений о водных карбонатах кальция и псевдоморфозах по ним (глендонитах), которые позволили уточнить механизмы их формирования и применимость в качестве палеоклиматических индикаторов. Одним из основных достижений проекта является создание базы данных фанерозойских местонахождений и изотопных характеристик икаита (формирующегося при температурах до 7 ºC метастабильного гексагидрата карбоната кальция) и глендонитов. Опубликованные данные показывают, что глендониты преимущественно приурочены к холодноводным морским бассейнам, однако их распределение очень неравномерно в пространстве и времени. В то время как четвертичные глендониты и икаиты были описаны во всех основных океанских бассейнах, более древние проявления имеют неоднородное распределение, что может свидетельствовать о плохой сохранности как карбонатных конкреций, так и самих отложений.
Впервые комплексом современных инструментальных методов изучены мезозойские глендониты архипелага Шпицбергена, кайнозойские – острова Сахалин, четвертичные – Белого моря. Установлены особенности их минерального состава, изотопных (углерод, кислород, стронций) и геохимических (редкие и рассеянные элементы) характеристик. Изученные глендониты состоят из 2-3 генераций карбонатов, значительно различающихся по своему химическому составу и морфологии. Самая ранняя, первая генерация, представляет собой кальцит, образовавшийся в результате дегидратации икаита и во всех случаях является наиболее химически чистой. Карбонаты второй и третьей генерации обогащены железом и / или магнием, в них фиксируется постоянная примесь фосфора и реже – серы. Изотопный состав кислорода указывает на влияние диагенетического флюида, а углерода – на органическое вещество при формировании икаита. Диагенетическая природа глендонитов также подтверждается установленными повышенными содержаниями Fe, Mn и Sr и рассчитанным по ним геохимическим отношениям. Нахождение глендонитов палеогена-неогена в отложениях о. Сахалин вместе с холодноводными организмами (диатомовыми водорослями) и дропстоунами подтверждает важность глендонитов как палеоклиматического индикатора холодноводных обстановок. Сравнение температур, рассчитанных по изотопии кислорода для двустворок и глендонитов Белого моря, и проведенные датировки позволили предложить новую модель образования беломорских глендонитов.
Васильева К.Ю., исследования глендонитов Сахалина, участие в конференциях написания статей; Ершова В.Б., обобщение данных по глендонитам и икаитам, написание статей; Ивлева И.А., оптические исследования глендонитов, написание статей; Михайлова К.Ю., исследования глендонитов Баренцева моря, участие в конференциях написания статей; Чернышова И.А., рентгенофазовые исследования образцов, написание статей.
