«Минералого-геохимические особенности и условия формирования органоминеральных донных отложений малых озер юга Западной Сибири»

Во введении обосновывается актуальность темы, формулируются цели, задачи, объекты исследования и фактический материал, выносимые на защиту положения диссертационной работы, отражена научная новизна, практическая значимость, апробация результатов и личный вклад соискателя. В главе 1 рассмотрена современная классификация озер, обсуждаются вопросы генезиса и классификации донных отложений, в т. ч. сапропеля. Описывается новый подход к комплексному изучению малых озёр. В главе 2 описаны объекты исследования и дан геолого-геохимический очерк исследуемой территории юга Западной Сибири: подтайги (Васюганская равнина), лесостепи (Барабинская низменность), степи и подзоны ленточных боров (Кулундинская равнина). В каждой зоне выделены озёрные системы. В главе 3 описаны полевые и аналитические методы. В главе 4 изложена геохимическая характеристика компонентов малых озёр юга Западной Сибири – воды, почв водосбора, донных отложений, биоты. В главе 5 дана радиоэкологическая оценка компонентов малых озёр юга Западной Сибири. В главе 6 охарактеризован минеральный состав компонентов малых озер юга Западной Сибири. Описан генезис аутигенных минералов.
ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектами исследования являются малые озера разных ландшафтных зон Васюганской и Кулундинской равнин и Барабинской низменности. Рассмотрены 46 озер со значениями общей минерализации вод от ультрапресных до рассолов по классификации Овчинникова (1970). Выбор объектов исследования происходил по меридиану с севера на юг. По размеру все озера – малые (до 10 км2), глубиной до 3-5 м. Меридиональная протяженность и пологий рельеф Западно-Сибирской равнины с севера на юг детерминирует последовательную смену климатических условий, становление широтной зональности и ландшафтных зон. В зоне подтайги (Васюганская равнина) выделяются Кыштовская (4 озера) и Самуськая (3 озера) озёрные системы. В зоне лесостепи (Барабинская низменность) располагаются: Гжатская, Бергульская, Новокиевская, Куйбышевская, Барабинская, Чулымская, Здвинская, Карасукская и Теренгульская системы озер (всего 29 озер). В пределах Кулундинской равнины к озерным системам степного ландшафта относятся Михайловская и Петуховская системы; озера подзоны ленточных боров: боровые соленые и боровые слабосоленые (всего 10 озер).
ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ Геохимическая характеристика компонентов малых озёр юга Западной Сибири.
Вода. Установлено, что общеизвестное широтное изменение ионного состава и значений общей минерализации воды (TDS) юга Западной Сибири с севера на юг от подтайги до степной зоны осложняется наличием большого количества малых озер с гидрокарбонатно-натриевым составом воды разной степени минерализации (Рис. 1). Воды преимущественно щелочные, за
исключением некоторых озер подтайги. Окислительно-восстановительный потенциал всех озер положительный и достаточно высокий, содержание растворенного кислорода в воде колеблется от 11,47 мг/л до 6,29 мг/л.
Риc. 1. Треугольник Ферре состава озерных вод (%-экв) 46 изученных озер с учетом значений общей минерализации воды и ландшафтной зоны.
Формирование озёрных вод полного спектра солёности обусловлено особенностями гривного рельефа Барабинской низменности и Кулундинской равнины, вследствие чего происходит местное перераспределение влаги и легкорастворимых солей: их переток с грив в межгривное пространство (Ильин, Сысо, 2011). Известно, что содовые воды, которые распространены в рассматриваемых ландшафтах, способствуют обильному развитию биоты (Страхов, 1954; Заварзин, 1993), что в свою очередь ведет к процессам концентрирования и перераспределения вещества, а также к локальным изменениям среды в водной толще (Кузнецов, 2003).
Почвы водосборных площадей озер. Для почв аналитические данные по макро- и микроэлементному составу сопоставимы с данными для почв Западной Сибири (Сысо, 2007) и средним значением для почв континентов (Ярошевский, 2004) по таким элементам как Mg, Ca, K, Sr, Ba, Pb, Cu, Zn, Co, Be. Средневзвешенные значения содержаний микроэлементов в почвах близки к средним для почвообразующих пород (Страховенко, 2011). Проведя сравнение концентраций элементов в выборках почв разных ландшафтных зон, можно утверждать, что за исключением кальция по всем изученным элементам вариация содержаний не превышают величину среднего арифметического ± 3σ.
Биота (в сотрудничестве с д.б.н. Н.И. Ермолаевой, к.б.н. Е.Ю. Зарубиной, ИВЭП СО РАН). Источниками автохтонного органического вещества в исследованных озерах являются первичные продуценты (фитопланктон и макрофиты), а также консументы и редуценты (зоо- и бактериопланктон). Первичные продуценты (фитопланктон, фитоперифитон, фитобентос и макрофиты) в водоёме в процессе фотосинтеза создают органическое вещество, которое перерабатывается в пищевой цепи и поступает в донные отложения. Все

последующие за фотосинтезом стадии представляют собой этапы разрушения: минерализации и деструкции. Взаимодействие продукции и деструкции органического вещества и определяет, в конечном счете, наряду с другими факторами, параметры донных отложений. Значительный биогенный вклад в потоки органического вещества в донные отложения малых озёр юга Западной Сибири подробно рассмотрен в работах (Ермолаева, 2017; Таран и др., 2018; Страховенко и др., 2019).
Роль биогенной составляющей и связь между минеральной и биогенной компонентами хорошо прослеживается на примере двух малых озер, расположенных в пределах одной озёрной системы (Гжатской) – озера Барчин и Камбала. Расстояние между озерами менее 1км, при этом при единых гидрологических характеристиках и площади водосбора, донные отложения этих озер относятся к разным типам и разным классам. Связано это с разным видом доминирующей первичной продукции. В оз. Барчин донные отложения относятся к планктономакрофитному виду, причем в планктонной части доминирует фитопланктон, а в оз. Камбала донные отложения относятся к планктонному виду, и здесь доминирует зоопланктон. В оз. Барчин кальцит составляет 95% от минеральной фракции отложений, а в оз. Камбала практически отсутствует (Рис. 2).
Рис. 2.
Дифрактограммы донных отложений озер:
оз. Барчин (кальциевый класс);
оз. Камбала (кремниевый класс);
Кв – кварц;
Ка – кальцит;
Пл – плагиоклаз; Кпш – калиевый полевой шпат; Сл – слюда;
Хл – хлорит;
Пи – пирит.
Донные отложения озер представлены органоминеральными донными отложениями (сапропели) и минеральными илами. Сапропель – донные отложения водоемов, формирующиеся в анаэробных условиях в результате биохимических, микробиологических и механических процессов из остатков отмирающих растительных и животных организмов и привносимых в водоемы органических и минеральных примесей (Kemp et al., 1999; Helmond et al., 2015; Страховенко и др., 2014). С учетом разных подходов к классификации

сапропелей (Сукачев, 1943; Кордэ, 1969; Лопотко, 1978; Штин, 2005; Курзо и др., 2010; Страховенко и др. 2016 и др.) на основе минерально-геохимических и биогенетических данных проведена классификация исследованных донных отложений на типы по значению зольности (%): органогенный (до 30%); органоминеральный (30-50%); минерально-органогенный (50-70%); минерализованный (70-85%) (Кордэ, 1969). Донные отложения, для которых характерны значения зольности, превышающие 85% относятся к минеральным илам. Далее по соотношению Si/Ca выделяют классы во всех типах, кроме органогенного: кремниевый (Si>Ca); кальциевый (Ca>Si), смешанный (Si~Ca). По доминирующей первичной продукции выделяют виды планктоногенный, макрофитогенный, планктоно-макрофитный и макрофито-планктонный (Страховенко и др. 2014; 2016). Зависимости между ландшафтной зоной, типом и классом донных отложений малых озёр не выявлено. При этом преобладают озёра с кремниевым классом отложений. По доминирующей первичной продукции большинство озер относятся к планктоно-макрофитному и макрофито-планктонному видам (Страховенко и др., 2019).
Аналитические данные по макро- и микроэлементному составу донных отложений озер и почв их водосборных площадей усреднены по различным типам и классам сапропеля по озерным системам и ландшафтным зонам. В донных отложениях рассматриваемых озёр концентрирование микроэлементов происходит преимущественно минералами терригенной составляющей отложений: кварцем, полевыми шпатами, слюдами, темноцветными и акцессорным минералами, представленными как остроугольными, неокатанными обломочными формами, так и хорошо окатанными зернами эолового происхождения.
Статистическая обработка массива аналитических данных показала возможность сравнения выборок между собой. В основном, выборки аналитических данных имеют либо нормальное, либо логнормальное распределение практически всех изученных элементов. Сопоставление средневзвешенных концентраций элементов в донных отложениях озер разных ландшафтных зон юга Западной Сибири с составом верхней континентальной коры показало избыточное накопление в процессе современного осадкообразования Ca, Cr, Ni, Cu, Cd, Sb и значительное обеднение Be, K, Al, Si, Ti, Th, Ba, а также Fe, Co (Рис. 3).
Согласно проведенному кластерному анализу R-типа (выявляет корреляционные связи между химическими элементами) по различным классам и типам органоминеральных донных отложений малых озёр юга Западной Сибири выделено три группы с отрицательным коэффициентом корреляции между ними (Рис. 4). Во всех типах и класса сапропелей наблюдается корреляция группы породообразующих элементов Si-Al-K, составляющие в основном терригенную часть донных отложений, с Fe, Cr, Ni, Co, Cu, Th. Четко выделяется карбонатофильная группа Ca-Mg-Sr ± Mn, Ba, элементы которой образуют аутигенные карбонаты и/или сульфаты, находящиеся в парагенетической ассоциации с ними.
Рис. 3. Мультиэлементные спектры усредненных значений изученных элементов для донных отложений малых озер ландшафтных зон юга Западной Сибири, относящимся к разным озерным системам, нормированных к значениям концентраций верхней континентальной коры по (Wedepohl, 1995). Ландшафтные зоны: (а) – подтайга, (б) – лесостепь, (в) – степь, (г) – подзона ленточных боров.
Рис. 4. Дендрограмма кластер-анализа R-типа, где использованы аналитические данные по содержаниям макро- (Si, Ca, Na, K, Al, Mg, Fe, Ti, P, Mn) и микроэлементов (Sr, Ba, Pb, Cd, V, Cu, Zn, Co, Ni, Cr, Hg, U, Th) в разных классах донных отложениях (А) –кремниевого, (Б) – кальциевого, (В) – смешанного.
Обособленное положение на всех диаграммах (Рис. 4) занимает группа Zn- Cd-Pb-Hg, за исключением кальциевого класса, где вместо ртути присутствует Co, а ртуть образует обособленную группу с Na и Th. Элементы группы Zn-Cd- Pb-Hg отражают состав взвеси, сорбированной органическим веществом сапропеля или входящим в его состав. Тесные связи между элементами отдельных групп отражают совместное вхождение их в минеральные фазы, что подтверждается данными изучения фазового состава донных отложений с использованием СЭМ и ИК-спектроскопии.
Анализ вертикального распределения макро- и микроэлементов в обобщенных кернах донных отложений изученных озер по ландшафтным зонам юга Западной Сибири позволяет выделить три типа разрезов. В первом случае верхние и нижние горизонты донных отложений практически не отличаются по содержаниям большинства изученных элементов (Cu, Cr, Ni, Co, Mg, Be, Sb, V, Li, и другие), что характерно для озёр, расположенных вдали от населенных пунктов и промышленных предприятий. Второй тип распределения установлен для главных породообразующих элементов, зависящих от минеральной составляющей донных отложений Ca, Al, Sr, Ba и в меньшей степени Si, K. Распределения Ca, Sr и Al, Ba изменяются закономерно в противоположной зависимости и их тренд определяется соотношением биохемогенного карбоната и минералов терригенной фракции в донных отложениях конкретного озера, независимо от ландшафтных условий. Третий тип распределения отмечается для Cd, Hg и в южной части Барабинской низменности для Zn – к границе «вода- донные отложения» концентрации их увеличиваются, особенно резко для Cd.
Первое защищаемое положение: В пределах одной озерной системы формируются органоминеральные отложения разных типов, классов и видов во

всех ландшафтных зонах юга Западной Сибири. Независимо от ландшафтных условий органоминеральные отложения, относящиеся к одному типу и классу, характеризуются схожей вариацией концентраций микроэлементов. Сочетание локальных факторов обеспечивает формирование уникального компонентного состава малых озер юга Западной Сибири.
Аутигенное карбонатообразование на границах раздела сред в малых озерах юга Западной Сибири.
Карбонаты кальцит–доломитового ряда и арагонит широко распространены среди современных аутигенных минералов в малых озёрах юга Западной Сибири, в подчиненных количествах встречаются сидерит, родохрозит и магнезит. Формирование аутигенных карбонатных минералов происходит на геохимических барьерах: дрейфующая биота-вода (альгобактериальные маты, дрейфующие на поверхности воды макрофиты/водоросли), вода–погруженная биота (погруженные макрофиты и/или водоросли) и вода-донные отложения.
Минералообразование происходит непосредственно на цианобактериальных матах и под ними, на поверхности погруженных водорослей и подводных частей макрофитов. Размеры отдельных образований достигают 30-50 мкм, а их скопления – 0,5-1см. На границе вода-донные отложения размеры отдельных образований не превышают 20-30 мкм, а их скопления – 100-150 мкм.
На границах дрейфующая биота-вода и вода-погруженная биота аутигенные минералы образуют тонкие пленки на первичном скелете водорослей в виде псевдоморфоз по нитям и клеткам микроорганизмов (Рис. 5). Пленки состоят из мелкозернистой массы арагонита и/или кальцита и образуются в процессе жизнедеятельности водорослей в озерах всех изученных ландшафтных зон и широкой вариации значений общей минерализации вод.
Рис. 5. Микрофотографии аутигенных минералов на границах дрейфующая биота-вода и вода- погруженная биота (a) фото Ctenocladus circinnatus Borz (оз. Петухово). (Sapozhnikov et. al., 2016); (b) минеральные пленки (Mg- сульфат) на поверхности альгобактериальной колонии (оз. Петухово) (СЭМ MIRA 3 TESCAN).
Другим возможным путем образования первичных карбонатов является осаждение в результате концентрирования отдельных элементов живым веществом при создании специфических локальных Eh-pH условий в процессе

фотосинтеза. В составе тонких пленок на первичном каркасе водорослей кроме арагонита установлены новообразования сульфатов магния (Рис. 5b) или карбонатов магния (Рис. 6).
На границе вода-донные отложения происходит собственная аутигенная минерализация карбонатов разной степени магнезиальности и арагонита на фоне перемещения с границ дрейфующая биота-вода и вода–погруженная биота арагонита, кальцита и низкомагнезиального кальцита, которые не растворяясь, захороняются в донных отложениях. Анаэробное разложение исходного органического вещества донных отложений продуцирует газы – СО2. H2S. NH3 и др. в результате деятельности бактерий и грибков, живущих в первых сантиметрах донных отложений в больших количествах, что способствует растворению и исчезновению сульфатов и карбонатов магния, а также частично арагонита, с последующим биохемогенным осаждением кальцита и низкомагнезиального кальцита различной морфологии в озерах с широким диапазоном значений общей минерализации воды. Агрегаты низкомагнезиального кальцита и кальцита являются одними из наиболее распространенных аутигенных минералов малых озер юга Западной Сибири.
Высокомагнезиальные кальциты (Рис. 7) и Са-избыточные доломиты с разным содержанием Са в структуре осаждаются преимущественно в озерах с гидрокарбонатно-натриевым (содовым) и хлоридно-гидрокарбонатно- натриевым составом вод со значением общей минерализации воды >3 г/л и pH>9 (Овдина и др., 2018).
Безусловный интерес представляет формирование в озёрных отложениях Ca-избыточного доломита. Следует подчеркнуть, что смешанослойная структура Са-избыточного доломита более близка структуре высоко-Mg кальцита, нежели доломита sensu stricto (Solotchina, Solotchin, 2014). Аутигенный Са-избыточный доломит является крайним членом ряда Са-Mg безводных карбонатов и имеет
Рис. 6.
Микрофотография минеральных пленок (Mg-карбонат) на поверхности альгобактериальной колонии
(оз. Урманное,
подтайга) и замещающие их карбонаты: 1 – CaCO3, 2 – MgCO3 (СЭМ MIRA 3 TESCAN).
генезис отличный от стехиометрического доломита (Deelman, 2011). Вариации содержания СаO и MgO в Са-доломите проявляются в диапазоне 10-15 %-экв относительно стехиометрического доломита (Рис. 8). В нашем случае прослеживается весь спектр карбонатов кальцит-доломитового ряда, сформированных в малых озерах юга Западной Сибири от низкомагнезиального кальцита до Са-избыточного доломита.
Рис. 7. Микрофотографии высокомагнезиальных карбонатов (а) – оз. Дёмкино, глубина 0-5см, 1 – высокомагнезиальный кальцит; 2 – «творожистая» основная масса состава высокомагнезиального кальцита; (б) – оз. Рублево, глубина 0-5см, 1 – Са-избыточный доломит; 2 – «творожистая» основная масса состава высокомагнезиального кальцита (СЭМ MIRA 3 TESCAN).
Рис. 8. Треугольник Ферре состава карбонатов кальцит- доломитового ряда (%-экв), сформированных в малых озёрах юга Западной Сибири с учетом величины общей минерализации воды (г/л)
Вариации в составе высокомагнезиальных карбонатов, в свою очередь, коррелируют со значениями общей минерализации, pH и состава вод. В озерах HCO3-Mg-Na состава вод (М=2,1-2,6 г/л) карбонаты представлены высокомагнезиальным кальцитом и Ca-избыточным доломитом. В озерах HCO3-

Na и HCO3-Cl-Na состава воды (М=9; 41,5 г/л) – карбонаты представлены Ca- избыточным доломитом.
В озерах Cl- HCO3-Na, Cl -Mg-Na и Cl-Na состава (М=52,3 -54,2 г/л) – основным карбонатом является Са-доломит. Для всех вышеперечисленных озер pH воды варьирует от 9,0 – 9,8. В озерах Cl-Na состава – формируется арагонит (оз. Малиновое (М=396,6 г/л, pH 7,6)) и в малых примесях присутствует кальцит (оз. Красновишневое (М=297,3 г/л, pH 7,7)).
Сохранению карбонатных минералов в донных отложениях малых озер способствует захоронение их эоловым материалом, связанное с ураганным поступлением его после длительного периода ледостава, малой глубиной озёр (до 3м), ветровым перемешиванием, значительным увеличением минерализации воды в период вымораживания, а также наличием восстановительных условий на границе вода-донные отложения, о чем свидетельствует формирование пирита, с первых сантиметров донных отложений в виде одиночных фрамбоидов и их скоплений, кристаллов и групп кристаллов различного габитуса, распространенных по всей глубине разреза донных отложений.
Второе защищаемое положение: Формирование аутигенных карбонатных минералов малых озёр юга Западной Сибири происходит на геохимических барьерах: дрейфующая биота-вода, вода – погруженная биота, вода-донные отложения. На всех геохимических барьерах формируются арагонит, кальцит, низкомагнезиальный кальцит в озёрах всего спектра значений общей минерализации воды вне зависимости от состава вод. На границе вода- донные отложения происходит хемогенное осаждение высокомагнезиального кальцита и Са-избыточного доломита при гидрокарбонатно-натриевом и хлоридно-гидрокарбонатно-натриевом составе вод при минерализации >3 г/л и pH>9 и в водах любого состава при минерализации >10 г/л и pH>8,2.
Радиоэкологическая оценка компонентов малых озёр юга Западной Сибири.
Для применения органоминеральных отложений (сапропелей) в различных отраслях, сапропелевое сырьё должно соответствовать радиационно- гигиеническим нормативам по активности естественных и искусственных радионуклидов (ГОСТ 54000, 2010). Для этого вычисляется суммарная эффективная удельная активность (Ас) от естественных радионуклидов по формуле (с учетом коэффициентов): Ас = АRa + 1,31 ATh+ 0,085 AK1, где АRa, ATh, AK1 – удельные активности соответствующих радионуклидов (Рихванов, 2009). Норма значений суммарной эффективной удельной активности (Ас) для естественных радионуклидов должна не превышать 300 Бк/кг, а Ас для техногенных радионуклидов – не превышать значений глобального фона (ГОСТ Р 54519, 2011).
Значения суммарной эффективной удельной активности (Ас) почв и биоты (Рис. 9) находятся в широких интервалах значений, но превышения более 300 Бк/кг не выявлено. Полученные результаты для почв согласуются с литературными данными по естественной радиоактивности геологических

пород (Титаева, 2000; Рихванов, 2009). Для донных отложениях всех изученных малых озер юга Западной Ас не превышает санитарную норму 300 Бк/кг по (ГОСТ Р 54519, 2011). Зависимости величины Ас от зольности донных отложений не выявлено. Минимальные величины Ас установлены для карбонатных сапропелей, так как кальцит и доломит практически не сорбируют и не содержат примеси микроэлементов, за исключением (Sr, Mn, Ba). Наличие слюд или калиевого полевого шпата в значительных количествах в сапропелевых отложениях наоборот приводит к увеличению величин Ас. Основными факторами, определяющими величину Ас сапропелевой залежи отдельно взятого озера являются: минеральный состав донных отложений, зависящий от биохемогенных процессов, происходящих на геохимических барьерах; радиогеохимические особенности почв и почвообразующего субстрата водосбора. Распределение естественных радионуклидов в сапропелевых залежах по всей глубине керна практически однородно на протяжении исследуемого временного интервала.
Рис. 9. Суммарная эффективная удельная активность естественных радионуклидов (Ac, Бк/кг) в почвах, биоте и донных отложениях озер, из различных ландшафтов Барабинской низменности и Кулундинской равнины. По оси Х расположены названия озёр.
Вследствие проведенных испытаний на Семипалатинском и Новоземельском ядерных полигонах, начиная с 1949 года, практически на всей изучаемой территории Западной Сибири встречаются участки, где региональный техногенный радиационный фон превышает глобальный в несколько раз (Сухоруков и др., 2001; Рихванов, 2009 и др.). Для большей части сапропелевых залежей изученных озер, независимо от их химического состава, суммарные уровни загрязнения 137Cs соответствуют уровню глобального фона. Увеличение

активности 137Cs в верхних интервалах разрезов сапропелевых залежей, начиная с глубины 40-50 см, которая согласно графикам распределения 210Pb соответствует началу ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне, можно объяснить вторичным перераспределением радиоцезия в результате привноса его в озеро с почвенными частицами с площадей водосбора (Рис. 10а). Кроме того, на границе вода-донные отложения идет постоянное перераспределение радиоцезия между осаждающимися на дно остатками отмирающей биомассы и новым накоплением радионуклидов укореняющимися водными растениями и бентосом.
Рис. 10. Вертикальное распределение удельной активности 137Cs (Бк/кг) в донных отложениях озер Барабинской низменности (а) с постепенным накоплением радиоцезия к верхним интервалам, начиная с глубины 40-50 см; (б) с неоднородным накоплением радиоцезия. Тип маркера обозначает класс сапропелевой залежи: квадрат – кальциевый (Ca>Si); круг – кремниевый (Si>Ca); треугольник – смешанный (Si~Ca).
В некоторых озерах Барабинской низменности и Кулундинской равнины отчетливо наблюдаются один или два пика активности 137Cs на разной глубине донной залежи, а вверх и вниз по разрезу происходит затухание удельной активности радиоизотопа (Рис. 10б). Аномальные содержания 137Cs (с превышением глобального фона запасов 137Cs более чем в 2 раза) в глубинных интервалах являются свидетельством первоначального загрязнения отложений от ядерных взрывов, начиная с 1949 года. Их можно связать со временем прохождения радиоактивных облаков и выпадением радиоактивных осадков на озерные системы. Такие озера пространственно тяготеют к площадным следам радиоактивных выпадений и, несомненно, относятся к озерным системам с первичным загрязнением акватории озера (Селегей, 1997; Рихванов, 2009). Основным фактором, определяющим неоднородность распределения радиоцезия в почвах и донных отложениях, является неравномерность выпадения атмосферных осадков в периоды ядерных испытаний (Страховенко и

др., 2019). Очевидно, это является причиной того, что не отмечается зависимости активности 137Cs в сапропелевых залежах озер от локализации их в разных ландшафтных зонах. Вследствие мозаичности распределения радиоцезия в донных отложениях озер различия между накоплением его сапропелевыми залежами разного типа и класса не проявлены.
Третье защищаемое положение: Суммарная эффективная удельная активность (Ас) естественных радионуклидов сапропелей малых озёр юга Западной Сибири ниже нормы в соответствии с требованиями ГОСТа. В сапропелях отдельных озёр выявлены маломощные горизонты с высоким уровнем площадной активности 137Cs с превышением глобального фона в 2-3 раза и более.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проведения комплексного исследования геохимии и минералогии компонентов малых озер, основанного на новом методологическом принципе детального описания отдельно взятого озера в тесной взаимосвязи со всей озёрной системой, охарактеризованы основные особенности осадконакопления.
Основополагающую роль в формировании геохимического и минерального состава донных отложений малых озер различных ландшафтных зон юга Западной Сибири (подтайга, лесостепь, степь, подзона ленточных боров) играют сложные природные процессы, определяющиеся совокупностью азональных (локальных) факторов: образованием седиментационного материала на водосборе озера в зависимости от рельефа, геологии, почвенного и растительного покрова и хозяйственной деятельности человека; формированием аутигенного органического и минерального вещества в результате биологических, биохимических и физико-химических процессов; осаждением сложной смеси аллохтонного и автохтонного вещества, протекающие в условиях длительного ледостава (в анаэробных условиях).
Во всех ландшафтных зонах в малых озерах юга Западной Сибири формируются органоминеральные (сапропелевые) отложения. Тип сапропеля определяется зольностью, которая зависит не только от количества терригенной составляющей, но и от биохемогенной составляющей (аморфный кремнезем, низкомагнезиальный кальцит, арагонит), состав которой определяет класс сапропеля. Малые озера различных ландшафтных зон юга Западной Сибири имеют различия в геохимическом и минеральном составе донных отложений, и они сопоставимы с таковыми внутри одной ландшафтной зоны и между ландшафтными зонами.
На юге Западной Сибири широко распространены озера с гидрокарбонатно-натриевым (содовым) составом вод на фоне общей зональности ионного состава и значений общей минерализации озёрных вод, что способствует обильному развитию биоты в озёрах и ведет к процессам перераспределения и аккумуляции вещества, а также локальным изменениям среды в водной толще. В изученных малых озерах происходят активные процессы аутигенной минерализации (кремнезем, карбонаты кальцит-

доломитового ряда и/или арагонит, пирит (фрамбоиды, одиночные кристаллы, скопления) и редко иллит-смектиты ). Аутигенный кремнезем представлен мортмассой кремний-накапливающей биоты или панцирями диатомовых водорослей. Пирит формируется, начиная с первых сантиметров донных отложений и по всей глубине разреза, что свидетельствует о восстановительных условиях среды.
Совокупность ландшафтных, геохимических и биогенных факторов в результате способствует образованию аутигенных карбонатов кальцит- доломитового ряда и арагонита на геохимических границах: дрейфующая биота- вода, вода–погруженная биота и вода-донные отложения на фоне терригенного сноса и накопления органического вещества. Весь спектр карбонатов кальцит- доломитового ряда от низкомагнезиального кальцита до Са-избыточного доломита (а также арагонит) прослеживается в малых озерах юга Западной Сибири.
Преимущественно на границах дрейфующая биота-вода и вода- погруженная биота, а также на границе вода-донные отложения, в результате биохемогенных процессов формируются низкомагнезиальный кальцит, кальцит и арагонит в рассмотренных малых озерах всего спектра значений общей минерализации вод. В результате изменений физико-химических условий благодаря совокупности ландшафтных, климатических, геохимических и биогенных факторов на границе вода-донные отложения осаждаются высокомагнезиальные кальциты и Са-избыточные доломиты. Одним из основных факторов является криогенное воздействие в результате продолжительного (7-9 месяцев) периода ледостава.
Для исследованных сапропелевых залежей малых озёр юга Западной Сибири характерны значения суммарной эффективной удельной активности (Ас) естественных радионуклидов, которые находятся ниже предела нормы (<300 Бк/кг). В сапропелевых залежах изученных озер, независимо от их химического состава, суммарные уровни загрязнения 137Cs соответствуют уровню глобального фона. Но сапропелевых залежах отдельных озёр, выявлены горизонты (мощностью до 15 см) с высоким уровнем площадной активности 137Cs с превышением глобального фона в 2-3 раза и более (32 мКи/км2 на 2010 год). Основными индикаторами при планировании рационального природопользования сапропелевых залежей малых озёр юга Западной Сибири для использования адекватной методологии и соответствующих технологий являются: уникальность состава биоты (аккумулирующей Si или Ca), который напрямую связан с минерально-геохимическим составом донных отложений; формирование пирита, что свидетельствует о восстановительных условиях среды формирования донных отложений и неравномерность загрязнения малых озер юга Западной Сибири техногенными радионуклидами.