Диатомовые илы в континентальных водоемах

Образование диатомовых осадков в озерах - широко распространенное явление. Диатомовые илы накапливаются в современных озерах, причем нередко в таких количествах, что их можно относить к типичным диатомитам. Сходный процесс был характерен для многих ископаемых озер начиная с олигоцена-миоцена.

Диатомовые илы образуются в тех водоемах, в которых происходит массовое развитие диатомей при слабом терригенном разбавлении. Органогенное разбавление практически не играет роли в пресных водоемах. Большинство пресноводных диатомей сохраняется очень хорошо; те единичные виды, которые растворяются в конце вегетации, не наносят существенного ущерба накоплению диатомовых осадков. Большинство диатомей, населяющих континентальные водоемы (пресные, солоноватоводные озера, пруды и реки), имеют толстостенный панцирь, в его стенках содержится много кремнезема. В связи с выяснением условий сохраняемости пресноводных диатомей в осадках необходимо обратить внимание на следующий факт. Многие виды Melosira, т. е. основные компоненты диатомовых илов в озерах, заканчивают вегетацию и опускаются на дно водоема в жизнедеятельном состоянии. После периода покоя они поднимаются в эуфотическую зону и фотосинтезируют. Такие наблюдения и опыты были проведены над M. baicalensis. К. К. Вотинцев и Г. И. Поповская (1964) находили живые клетки на глубине до 500 м (глубже сборы не производились), которые в условиях опыта фотосинтезировали. В придонных слоях Онежского и Ладожского озер встречаются живые клетки M. islandica subsp. helvetica. Н. Н. Давыдова и Н. А. Петрова (1968) предполагают, что этим объясняется преимущественное накопление этого вида в осадках. В двух озерах в районе Воркуты (устное сообщение А. И. Прошкиной-Лавренко) сходно вела себя M. granulata. Способность диатомей проводить период покоя на дне мелководий в жизнеспособном состоянии давно известна, но зависит ли от этого их лучшая сохраняемость в ископаемом состоянии, мы не можем утверждать. Некоторые виды Melosira сохраняются в виде покоящихся спор.

В целом в озерах существует потенциально больше возможностей для накопления диатомей в осадках, чем в морях и океанах. Диатомовые илы образуются в настоящее время во многих озерах, в том числе горных, а в прошлом они являлись широко распространенным типом осадков. Характерно, что в большинстве случаев для осадков крупных озер породообразующими среди диатомей были планктонные виды, примесь бентосных диатомей обычно незначительна. Однако в современных мелких пресных водоемах диатомовые осадки образуются за счет бентосных видов. Примером последних могут служить диатомовые илы, образующиеся в различных водоемах: озерах, заливах, ламбинах Кольского п-ова. В их накоплении основную роль играют крупные и мелкие створки бентосных диатомей Frustulia, Anomoeoneis, Navicula, Pinnularia, Gomphonema, Cymbella; планктонные виды в них не встречаются совсем или имеются в единичном числе. Главным элементом диатомовых илов озерного происхождения являются разнообразные Melosira, нередко Cyclotella и Stephanodiscus. Большая часть Melosira - планктонные колониальные формы, дающие в период развития огромную численность и большую биомассу. Весной, когда в оз. Байкал наблюдается обычный максимум в развитии диатомей, биомасса Melosira составляет десятки граммов на кубический метр (Кожова, 1959), а количество створок Melosira иногда выражается огромной цифрой: миллионами и даже миллиардами в 1 г осадка. Не каждый год является "урожайным", иногда они разделены интервалом от 2 до 4 лет (Вотинцев, Поповская, 1965; Вотинцев, 1967). Ленточность, известная для многих озерных диатомитов, в какой-то мере зависит от неравномерности отложений диатомей в различные годы.

Осадкообразующее значение планктонных Melosira характерно не только для современных, но и для древних ископаемых озер. Чем древнее озерные осадки, тем однороднее состав диатомей. Олигоценовые, миоценовые и нижнеплиоценовые диатомиты нередко образованы на 90-95% створками Melosira. В более молодых осадках, начиная примерно со среднего-верхнего плиоцена и в плейстоцене, осадкообразующая роль Melosira несколько снижается, хотя по числу клеток они продолжают быть доминантами. Диатомовые осадки оз. Байкал образуются за счет M. baicalensis и Cyclotella baicalensis, а Онежского и Ладожского озер - главным образом за счет Melosira islandica subsp. helvetica (Давыдова, 1968); в пелагических йлах оз. Ловозеро на Кольском п-ове доминируют M. italica и M. distans (Порецкий и др., 1934).

В диатомитах миоценового и плиоценового возраста породообразующими видами оказываются M. praeislandica, M. praegranulata и M. praedistans - предки современных видов (Жузе, 19666). В некоторых озерных осадках виды Melosira отсутствуют, их роль выполняют Stephanodiscus и Cyclotella. Имеются чисто циклотеллевые диатомовые осадки в известных плиоценовых озерах Армении, центрального массива Франции, Италии и стефанодискусовые илы на Камчатке, в Армении и других районах СССР. Нередко те и другие виды встречаются совместно, например в позднеплиоценовьтх диатомовых илах омарского горизонта Камы (Купцова, 1962).

Нет необходимости перечислять все местонахождения диатомитов озерного генезиса. Одно можно сказать, что они распространены повсе-местно и, кажется, нет страны, где бы они не были известны. Наиболее древние пресноводные диатомиты накапливались в озерах США в сред-нем-позднем олигоцене (Lohman, 1961). Для некоторых диатомитов Приморского края также предполагается олигоценовый возраст. Поздне- эоценовые озерные диатомеи хорошей сохранности были описаны Ломаном и Эндрюсом (Lohman, Andrews, 1968) из центральной части штата Вайоминг США. Находки эти не связаны с диатомовыми осадками, но представляют исключительный интерес, так как позволяют значительно понизить возраст диатомей в континентальных водоемах.

Географическое распределение современных озерных осадков диато-мового типа показывает, что они образуются преимущественно к северу от 57-60° с. ш. Для озер бореальной области диатомовые илы - обычный тип донных осадков. На схематической карте распределения современных озерных диатомовых илов (рис. 6) можно видеть их тяготение к озерам Северной Европы, Азии, Северной Америки (Канады). Диатомовые осадки образуются в озерах на северо-западе Англии (озерный край), в озерах Кольского п-ова, Карелии, Ленинградской обл., в ряде озер Западной Сибири (бассейн р. Тавды), Чукотского п-ова и Аляски. Исследование толщи этих осадков показывает, что диатомовые илы накапливались в тех же районах в течение голоцена с максимумом в эпоху послеледникового термического оптимума. При анализе имеющегося материала можно убедиться, что современные диатомовые илы образуются в областях, находившихся ранее под покровным оледенением. Они образуются в многочисленных озерных котловинах, выпаханных ледником, в районах распространения кристаллических пород.

Рис. 6. Схема распределения диатомовых осадков в современных и древиих озерах (Жузе, 1966а). 1 - область современных слабо кремнистых осадков; 2 - область современных кремнистых осадков; 3 - кремнистые осадки горных озер; 4 - диатомиты плейстоценового возраста; 5 - диатомиты плиоценового и миоценового возраста

В процессе выщелачивания коренных пород водоемы получают необходимые для развития диатомей минеральные соли: растворенную кремнекислоту, железо, фосфаты и многие другие биогенные элементы. Таким образом, имеется очевидная зависимость между типом озерных осадков (в данном случае диатомовых) и географическим положением водоемов. Наиболее продуктивными в отношении диатомей оказываются водоемы с рН ниже 7. В таких водоемах лучше и условия для сохраняемости диатомей.

Диатомовые илы в озерах, расположенных вне областей древнего оледенения, очень часто приурочены к вулканическим районам. Многочисленные местонахождения озерных диатомовых илов на территории Армении, Грузии, Дальнего Востока, Японии, США, Франции, Италии, Южной Чехии, Южной Африки находятся в непосредственной связи с породами вулканического происхождения. Нередко диатомиты подстилаются, перекрываются продуктами вулканической деятельности или перемежаются с ними. Именно таково строение раннечетвертичных озерных диатомовых осадков, заполняющих древнюю Ширакскую котловину вблизи Ленинакана. Этому вопросу посвятил специальную работу Талиаферро (Taliaferro, 1933).

Можно легко объяснить совместное нахождение диатомитов и вулканических пород. Каждое извержение вносило в избытке питательные соли и SiO₂ в озера и вызывало вспышку в развитии диатомей (Жузе, 1966а). Темпы поступления диатомей в осадки, видимо, были чрезвычайно высокими, так как для озерных диатомитов такого типа характерно почти полное отсутствие посторонних примесей. Типичные диатомиты, образовавшиеся в вулканических областях, отличаются исключительной легкостью, белизной и представляют собой почти чистый кремнезем (до 90% SiO₂ аморф.). Таковы диатомиты Кисатиби в Грузии, Нурнуса, Парби, Сисиана, Арзни и многих других месторождений Армении, диатомиты озер Приморья (Советская Гавань и др.)" южноафриканские диатомиты бессточных озер Кении (вблизи Найроби) и т. п. В морских условиях такие чистые диатомиты довольно редкое явление. Избыток кремнекислоты в отдельных случаях мог выпадать в виде геля и откладываться на дне в чистом виде (Горецкий, 1945). Следовательно, нельзя игнорировать те частные случаи, когда диатомовые озерные осадки находятся совместно с породами вулканогенного происхождения. Как и в морских водоемах, где накопление диатомовых илов происходит в зонах, наиболее богатых питательными солями, но без всякой связи с вулканическими активными районами, в озерах этот процесс осуществляется также при условия богатого содержания минеральных солей в воде, а в вулканически активных районах в этом отношении существует наиболее благоприятная обстановка.