О находках железомарганцевых конкреций в пресноводных озерах Ильменского заповедника (Южный Урал)

Железо-марганцевые образования (ЖМО), корки и конкреции, найдены во многих пресноводных озерах Северной Америки, Европы, Африки, Азии; а также в аналогичных водоемах на северо-западе России и в Байкале [2, 3, 9—13]. В 1978 г. впервые были опубликованы сведения о ЖМО из озера Большой Кисегач, расположенного на территории Ильменского заповедника на Южном Урале [8]. Почти 20 лет спустя, в 1996 г., ЖМО были обнаружены еще в одном заповедном озере — Большое Миассово [4]. Еще позднее, в 2006—2007 гг., здесь были проведены специальные водолазные работы, в ходе которых со дна озера было извлечено большое количество разнообразных по форме и размерам ЖМО [5]. В 2011 г. было начато детальное изучение их структуры и состава, первые результаты исследования излагаются в настоящей статье.

Озеро Большое Миассово расположено в центральной части заповедника, имеет сложную удлиненно- овальную форму: вытянуто в меридиональном направлении на 8 км при средней ширине 1.5 км. (рис. 1). Максимальная глубина около 25 м, средняя — 11.2 м. Площадь водного зеркала 11.4 км2, площадь водосбора достигает 160 км2 и сложена различными метаморфическими и магматическими породами, от грани-

■катеринбург

^Чспябин<

Ильменс«ие! '\- ^’^^

тов и миаскитов до ультрабазитов и мраморов. Общая минерализация — 183—240 мг/л; воды относятся к ги-дрокарбонатному классу смешанного катионного состава при незначительном преобладании кальция [1, 7]. Находки ЖМО тяготеют к четырем основным площадкам в восточной и западной частях озера на глубинах 5—8 м [5].

места находок ЖМО

Рис. 1. Схематическая батиметрическая карта озера

Большое Миассово (Южный Урал) с указанием мест обнаружения железо-марганцевых образований

Морфология миассовских ЖМО типична для озерных образований [9—13]. Выделяются ЖМО, развитые на природных и антропогенных субстратах, и ЖМО без видимых следов субстрата. К первой группе относятся налеты на камнях, деревьях, металлах; корки-псевдотрутовики, нарастающие на обломках пород; каймы обрастания глыб и галек, мономинеральных или представленных породами гранитного состава. Каймы фестончатые, зональные, с чередованием марганцовистых и железистых прослоев; мощность их связана с размерами ядер-субстратов, которые достигают 25—30 см (рис. 2, а). Корки-псевдотрутовики в диаметре не превышают 10 см, имеют слегка выпуклую комковато-бугорчатую поверхность. Нижняя часть корок уплощена и сильно ожелез-нена, нередко на ней проявлена зональность в виде серии колец неправильной формы, обрамляющих ядро — плоский обломок породы (рис. 2, б, в). Налеты на породах выглядят как очень тонкие черные пленки (рис. 2, г); налеты на железных предметах зональны, имеют чер- ную внутреннюю и ярко-желтую внешнюю зоны и мощность 3—5 мм. Вторая группа включает шаровидные или слегка сплюснутые конкреции, уплощенные дисковидные нодули, а также нодули в форме чаши, имеющие несквозные углубления с одной или обеих сторон. Нодули и конкреции имеют размеры не более 2.5—5 см, в сечении концентриче-ски-зональны, нередко в их внутренних частях отмечаются многочисленные пустотки, зерна кварца и выделения карбонатов, cверху они обычно покрыты железистой рубашкой мощностью не более 1 мм.

С помощью комплекса методов, основанного на сочетании инфракрасной спектроскопии и рентгеновской дифрактометрии с рентгенофлюоресцентным анализом [6], было установлено, что ЖМО из оз. Большое Миассово полимине-ральны и в общем являются гидрок-сидно-карбонатными. Карбонаты отмечаются во всех ЖМО, наиболее обычны родохрозит и кутного-рит. Сидерит фиксируется только в корках, развитых на железистых субстратах. Среди гидроксидов опреде- лены гётит, лепидокрокит, ферриги-дрит, бузерит, бёрнессит, вернадит, тодорокит, голландит, литиофорит. Наиболее распространены марганцевые фазы, набор которых в каждом конкретном случае различен. Иногда с гидроксидами железа и сидеритом ассоциирует вивианит. Следует отметить, что сведения о минеральном составе озерных ЖМО достаточно скудны и нередко ограничиваются упоминаниями гётита, вернадита, манганита или рентгеноаморфных гидроксидов марганца и железа [4, 12]. Чуть ли не единственным исключением являются ЖМО из оз. Байкал: в мелководных байкальских конкрециях определены пирит, магнетит, вернадит, асболан, тодоро-кит, апатит, гипс; в глубоководных — гётит, гидрогётит, романешит, верна-дит, бёрнессит, бузерит [2].

Значительно больше внимания уделяется химическому составу озерных ЖМО [2, 3, 8—13]. Показано, что содержания главных видообразующих элементов, марганца и железа, изменяются в широких пределах не только в разных образцах, но и в различных частях одного и того же

Рис. 2. Морфология железо-марганцевых образований озера Большое Миассово, Южный Урал: а — фестончатая кайма на крупном обломке породы, вид сверху; б—в — корка-трутовик на обломках породы, вид снизу (б) и сверху (в); г — налет на обломке породы (темное), светлое — часть обломка, погруженная в дно

Средние содержания металлов в железо-марганцевых образованиях пресноводных озер

Металл	Места нахождения ЖМО*
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Маêроêомпоненты, %
Fe	3.21	12.83	15.62	31.58	8.49	16.60	16.70	40.20	32.50
Mn	18.94	12.40	11.18	9.91	7.66	33.00	26.60	15.70	17.00
Mn/Fe	5.90	0.97	0.72	0.31	0.90	1.99	1.59	0.39	0.52
Миêроêомпоненты, ppm

Ti	35513	1149	3300	–	–	–	–	–	–
Sr	199	360	573	–	100	–	–	–	–
Ba	34500	1330	8167	1972	5408	–	–	–	–
Cu	31	16	497	–	8.20	14	7	10
Ni	–	97	1680	111	–	296	112	95	40
Co	–	37	277	–	52.3	196	221	135	230
V	7610	66	420	–	–	–	–	–	–
Pb	–	53	47	31	–	26	27	24	27
Zn	44	521	342	561	140.3	1665	475	250	50
Cr	–	46	–	114	–	–	–	–	–

1 — Большое Миассово; 2, 3 — Байкал: 2 — мелководные ЖМО, 3 — глубоководные ЖМО [2]; 4 — Коннектикут Лэйк, США [9]; 5 — Мичиган, США [10]; 6—8 — озера Новой Шотландии, Канада: 6 — Гранд Лэйк, 7 — Шип Харбор Лэйк, 8 — Моск Лэйк [11]; 9 — озера Швеции [11].

образца, однако средние величины Mn/Fe являются характеристическими для водоема в целом [11]. По сравнению с другими объектами ЖМО из оз. Большое Миассово отличаются повышенными содержаниями марганца, а характеристический показатель Mn/Fe превышает аналогичные величины для других озер в 2—20 раз (см. таблицу).

Кроме того, для миассовских ЖМО характерно высокое содержание бария, которое составляет в среднем 3.45 %, а иногда достигает 9 %. Помимо бария высокими содержаниями отличаются также титан и ванадий, причем все три элемента обнаруживают прямую корреляцию между собой и обратную по отношению к железу. Содержание титана изменяется от 2.5 до 4.7 %, ванадия — от 0.45 до 1.06 %, в то время как в мелководных байкальских ЖМО первые не превышают десятых, а вторые — сотых долей процента [2]. В глубоководных ЖМО из Байкала концентрации этих элементов несколько выше, но всё равно не достигают уровня миассовских. Аналогичное явление (высокие содержания Ba, V и Ti при прямой корреляции между ними) характерно также для глубоководных конкреций из озера Малави и объясняется дополнительным привносом вещества из гидротермальных источников [13].

В заключение отметим, что озерные ЖМО представляют собой принципиально новый тип охраняемых минералогических объектов на территории заповедника. Всестороннее изучение их позволит не только пополнить региональные кадастры новыми минеральными видами, но и по-новому взглянуть на общие проблемы геохимии и минералогии Ильменских гор.

Работа выполнена в рамках междисциплинарного проекта УрО РАН № 12-М-45-2051.