Scientific journal

Modern high technologies

ISSN 1812-7320

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,940

Актуальным направлением современных научных исследований является создание глобальных и региональных моделей эволюции климата и окружающей среды. Наиболее детальные палеоклиматические летописи составлены по результатам изучения донных осадков океанов. На континентах получение палеоклиматической информации затруднительно, в Центральной Азии уникальным объектом изучения палеоклимата является озеро Байкал, содержащее многокилометровую толщу осадков, накопившихся непрерывно.

В ходе международного научно-исследовательского проекта Байкал-бурение пройдены скважины в байкальских осадках и получен керн до 600-метровой глубины. Наиболее перспективными для изучения палеоклиматических обстановок являются осадки Академического хребта, в которых пробурены скважины BDP-96 и BDP-98. Хребет отделен от берега глубоководными котловинами, осадочный материал поступает только из водной толщи.

Проведенные ранее исследования показали, что значимым индикатором изменения климата и окружающей среды являются глинистые минералы (Солотчина, 2009, Коллектив, 2000, 2001 и др.) Большой объем осадочной толщи затрудняет применение высокоточных методов минералогического анализа, каким является рентгенофазовый анализ (XRD). В этом случае целесообразно применение математических методов, одним из которых является симплекс-метод, позволяющий по химическому составу качественно оценить минеральный состав осадков (Кузьмин и др., 2014).

Симплекс-метод – это решение системы уравнений по шагам, которое начинается с опорного решения и в поисках лучшего варианта движется по угловым точкам области допустимого решения, улучшающих значение целевой функции до тех пор, пока целевая функция не достигнет оптимального значения. Такой метод позволяет быстро и с удовлетворительной точностью оценить количество глинистых минералов по химическому составу осадка. Обязательное условие данного подхода – химическому составу исследуемого интервала должен точно соответствовать исходный набор минералов, из которого выбираются наиболее вероятные компоненты. Однако смешанослойные минералы – это твердые растворы, переслаивающиеся двух-трехслойные алюмосиликаты с адсорбированными элементами в межслоевых пространствах. Вследствие их сложного строения, формулы глинистых смешанослойных минералов не представляются в виде строгой стехиометрической формулы, а записываются с использованием переменных коэффициентов. Такой вид записи не может быть применен в расчетах симплекс-методом, как и идеальная модель твердого раствора.

С целью применения симплекс-метода были проведены расчеты условных стехиометрических формул глинистых смешанослойных минералов. Терригенная составляющая осадка была пересчитана на 100 %, чтобы точно представить химический состав осадка в виде стехиометрических формул минералов. Были удалены такие элементы как титан, марганец, содержащиеся в долях процента в исходной пробе, и присутствующие в минералах в виде изоморфных примесей. Химический состав, соответствующий глинистой части осадка, был получен как разница между общим химическим составом и пересчитанными на химический состав минералов, определенных рентгенофазовым анализом – это неслоистые кварц, полевые шпаты и слоистые каолинит, мусковит и хлорит.

На основе полученного химического состава глинистых минералов, согласно методике, предложенной Булахом А.Г. (Булах, 1964), выполнен расчет стехиометрических формул таких минералов, как иллит-смектит, монтмориллонит и хлорит-смектит. В качестве опорных данных для расчета стехиометрических формул использованы химические составы проб которые по глубине и содержанию биогенного кремнезема хорошо соответствуют образцам донных отложений, для которых минеральный состав определен XRD–методом (Ощепкова, Бычинский, 2013, Ощепкова и др., 2013).

Симплекс-метод был применен для расчета минерального состава по среднему химическому составу для скважины BDP-98 (табл. 1). Анализировались теплые и холодные климатические эпизоды, которые были установлены предварительно по содержанию кремнезема. На основании палеомагнитных данных, анализа керна и расчета скорости осадконакопления, были установлены следующие возрастные закономерности. Интервалу керна 110–270 м соответствует временной интервал 2,5–6,5 млн лет; на глубине 277 м возраст осадков – 6,56 млн лет. На основе расчета скорости осадконакопления в комплексе с другими методами установлены следующие датировки: на глубине 400 м возраст осадков составляет 8,8 млн лет; на глубине 480 м – 9,4 млн лет; на глубине 600 м – приблизительно 10,3 млн лет (Коллектив, 2000).