Шаквинская группа проявлений
(проявления биогенных минералов)

Расположение: Березовский район
Тип памятника: Минералогический
Краткая характеристика: Современное (голоценовое) минералообразование
Статус: Предлагается
Автор статьи: И. И. Чайковский

Бассейн р. Шаквы является ареной современного (голоценового) минералообразования, где в субаквальной обстановке происходит активное формирование рыхлой болотно-озерной извести (гажи) и родниковых известковистых туфов (травертинов). Органо-карбонатные отложения связаны с весьма специфическими биоминеральными экосистемами, базирующимися на жизнедеятельности пресноводной растительности, животных и хемотрофных бактерий.

Изучением пермских месторождений агрокарбонатов, использующихся в сельском хозяйстве для известкования почв, занимались В. К. Кокаровцев, И. Н. Шестов, А. М. Кропачев и др.

В природе наиболее характерны экосистемы, базирующиеся на растениях, способных аккумулировать солнечную энергию в процессе фотосинтеза и синтезирующих органические вещества, которые являются продуктами питания других организмов. Реже встречаются пищевые цепи, берущие начало с хемотрофных бактерий. Широкую известность среди них получили два сообщества, открытые в глубоководных условиях океана. Это так называемые черные курильщики, базирующиеся на сульфатредуцирующих организмах, обитающих над срединно-океаническими хребтами, и метанотрофы, контролируемые участками разгрузки (сепинга) метана, этана и водорода в зонах субдукции. Использование бактериями химической энергии не только позволяет давать пищу сосуществующим организмам в условиях дефицита питания и света, но и приводит к формированию биогеохимического барьера, на котором происходит отложение различных минералов.

В Пермском крае известны многочисленные месторождения травертина, гажи и торфогажи, разведанные запасы которых оцениваются в 26 млн т, что составляет почти пятую часть запасов Российской Федерации (Кокаровцев, 1992). Они формировались за счет жизнедеятельности хемотрофных бактерий и растений в условиях, где нет дефицита солнечной энергии. Агрокарбонаты сформировались за последние 10—12 тыс. лет и являются продуктом наиболее значимого по масштабу современного процесса минералообразования, протекающего в континентальных условиях. Пресноводные карбонаты отлагаются в родниках, руслах мелких рек в результате падения давления СО₂ при выходе гидрокарбонатно-кальциевых подземных вод на земную поверхность. Последующее осаждение извести происходит внутри и на поверхности озерно-болотной растительности (в частности, харовых водорослей) ввиду реакции фотосинтеза. Однако наиболее интенсивно процесс минералообразования идет в зонах разгрузки сульфатно-кальциевых подземных вод, которые, в отличие от гидрокарбонатно-кальциевых, характеризуются повышенной минерализацией (до 3 г/л и более).

В целом для Предуральского прогиба типична слабая расчлененность рельефа, что обусловливает медленное течение рек, их заиленность и существенно кислый состав донных отложений, вызванный высоким содержанием растительного детрита. Животный мир этих водоемов характеризуется бедностью видового состава и практически полным отсутствием организмов с известковым скелетом. Скорее всего, бактерии представлены здесь гетеротрофами, которые питаются органическим веществом.

Образование сульфатных вод происходит при фильтрации метеорных осадков через широко распространенные в Предуралье эвапоритовые комплексы пермского возраста. Зоны их разгрузки напоминают своеобразные оазисы, где радикально изменившийся животный мир представлен многочисленными ассоциациями остракод, пелиципод, гастропод и двустворчатых моллюсков с раковинами карбонатного состава. Широкое развитие получают предпочитающие нейтральную и слабощелочную среду харовые водоросли. Опробование субаквальных отложений этих зон показало, что они состоят из гажи и травертина кальцитового состава. В тяжелой фракции в значительном количестве присутствуют пирит, целестинобарит, кутногорит, кальцит и доломит.

Пирит представлен отдельными глобулями, глобулярными агрегатами и корочками, нередко в срастании и в оторочке из игольчатых кристаллов гипса, фито- и зооморфозами.

Целестинобарит образует отдельные кристаллы, «розы», сложенные расщепленными пластинчатыми субиндивидами, сферулы, почковидные агрегаты, выполняющие полости в хвощах (фитоморфозы выполнения).

Кальцит образует радиально-лучистые агрегаты, растущие на минерализованной растительности, а также псевдоморфозы по внутренним ядрам мелких раковин.

Кутногорит образует отдельные сферулы и их цепочки светло-коричневого цвета. На некоторых индивидах видны отпечатки роста на растительной подложке. Состав кутногорита варьирует незначительно: содержание нормативного родохрозита изменяется в пределах 0,97—1,14 форм. ед.

Массовое отложение карбонатов из сульфатных вод свидетельствует о существенной трансформации их состава. Появление сульфидов позволяет предполагать, что преобразование воды происходит в приповерхностных условиях в присутствии органического вещества и сульфатредуцирующих бактерий. Восстановление серы приводит к пересыщению кальцием, который связывается углекислым газом. Обогащенность новообразованного травертина легким изотопом углерода (δ¹³С=–10,65‰, δ¹⁸О=13,3‰) отражает биогенную природу СО2. Образование доломита, в том числе в раковинах, что нехарактерно даже для морских беспозвоночных, свидетельствует о предельном фракционировании кальция и смещении состава растворов в магнезиальную область. Это, вероятно, подтверждает появление кутногорита. Широкая распространенность глобулярных форм новообразованных минералов, а также фитоморфоз заполнения и замещения позволяют предполагать растительную и бактериальную природу затравок и условий их дальнейшего роста. Совместная кристаллизация пирита и гипса на отдельных участках — показатель равновесия окислительно-восстановительных условий, контролируемых, очевидно, деятельностью микроорганизмов.

Таким образом, в Пермском Прикамье развиты биоминеральные экосистемы, базирующиеся на жизнедеятельности хемотрофных бактерий в условиях, существенно отличающихся от глубоководных. Они контролируются зонами разгрузки холодных сульфатно-кальциевых вод. Изотопия новообразованных карбонатных отложений кардинально отличается от широко известных травертинов, формирующихся на испарительном барьере, отражая участие в минералообразовании и растений. Масштабы образования травертиноидов нового генетического (биохимического) типа грандиозны и, вероятно, являются одним из наиболее значительных геологических процессов, протекающих в континентальных условиях. На минеральной воде и сероводородной грязи этих проявлений в Пермском крае функционируют два курорта, а известковые образования в советские годы активно использовались для известкования почв и в качестве комплексного удобрения.

На иллюстрации:

1. Многочисленные мелкие притоки, впадающие в реки бассейна Шаквы, приносят большое количество кальция, благоприятное для существования многочисленных организмов с известковым скелетом
    JPG, 800x740, 238 Кб