Минералого-геохимические особенности донных отложений Онежского озера последнего ледникового – озерно-ледникового – озерного седиментационного цикла (верхний неоплейстоцен–голоцен)

В результате проведенного бурения донных отложений со льда Петрозаводской губы Онежского озера в 2019 г. впервые вскрыт весь разрез надледниковых отложений, включая верхние горизонты донной морены, которая по сейсмоакустическим данным перекрывает поверхность коренных горных пород, и всю толщу озерно-ледниковых и озерных отложений. Полученные новые данные дополнят информацию о том, в каких условиях и в каких масштабах изменялся осадочный материал, поступавший в Онежское озеро в интервале последнего ледникового – озерно-ледникового – озерного седиментационного цикла. Современным комплексом минералого-геохимических методов (атомно-абсорбционным, масс-спектрометрическим с индуктивно-связанной плазмой, рентгеноструктурным и рентгено-фазовым, с использованием сканирующей электронной микроскопии) проведено изучение образцов донных отложений (разрез SP-0002, мощность 9.86 м). Выявлено, что подавляющая часть осадочного материала озерно-ледниковых и озерных отложений имеет пелитовую и алеврит-пелитовую размерность и сложена преимущественно следующими минералами: кварц, полевые шпаты, мусковит, иллит, хлорит, роговая обманка. В верхней части разреза (охристые и гомогенные илы) к указанной группе минералов добавляются минеральные фазы Fe и Mn (гетит, вивианит, сидерит, пиролюзит, родохрозит) и обломки панцирей диатомей (SiO_2bio). На основании новых данных по минеральному и геохимическому составу донных отложений Онежского озера, по рассчитанным литохимическим индексам CIA, ICV и модулям ГМ, ФМ установлены общие черты и различия между отдельными выделенными пачками отложений в непрерывном разрезе SP-0002. Установлено, что донные отложения, формировавшиеся на протяжении всего постледникового цикла, имеют схожий минеральный и геохимический состав. В них преобладает обломочный материал смешения продуктов размыва как архейских и протерозойских гранитоидов, вулканогенно-осадочных и осадочных пород Балтийского кристаллического щита, так и материал из осадочных пород Русской плиты. Пелитовая и алеврит-пелитовая размерность основной массы минеральных зерен, сильное обогащение донных осадков устойчивыми минералами и слоистыми силикатами, указывает на длительный характер их переноса или на многократное переотложение осадочного материала. Выявленная слабая степень химического выветривания для отложений из нижней части разреза (озерно-ледниковые ленточные глины) указывает, что в условиях нивального седиментогенеза преобладала интенсивная физическая денудация на незакрепленных субстратах водосборных площадей, а также на значительную роль эолового переноса большого объема осадочного вещества. Преобладание преимущественно умеренно выветрелого материала в пачках озерных гомогенных глин и илов, а также в “розовом горизонте” ленточных глин, указывает на существенную гумидизацию климата во время их формирования.

1. Алешин М.И., Рыбалко А.Е., Токарев М.Ю. и др. (2021) Результаты комплексирования геолого-геофизических методов с целью определения структуры и свойств осадков в Петрозаводской губе Онежского озера. Геофизика. Спецвыпуск. С. 330–340.

2. Беляев П.Ю., Рыбалко А.Е., Субетто Д.А. и др. (2021) Четвертичные отложения и рельеф Онежского озера. Географический вестник. Т. 56. № 1. С. 6–16. https://doi.org/10.17072/2079-7877-2021-6-16

3. Бискэ Г.С., Лак Г.Ц., Лукашов А.Д. и др. (1971) Строение и история котловины Онежского озера. Петрозаводск: Карелия. 74 с.

4. Девятова Э.И. (1986) Природная среда и ее изменения в голоцене. Петрозаводск: Карелия. 109 с.

5. Демидов И.Н. (2004) Донные отложения и колебания уровня Онежского озера в позднеледниковье. Геология и полезные ископаемые Карелии. Вып. 7. С. 208–218.

6. Демидов И.Н. (2005) Деградация поздневалдайского оледенения в бассейне Онежского озера. Геология и полезные ископаемые Карелии. Вып. 8. С. 134–142.

7. Демидов И.Н. (2006) О выделении маркирующего горизонта в донных отложениях Онежского приледникового озера. Доклады Академии наук. Т. 407. № 2. С. 217–220.

8. Демидов И.Н. (2006) О максимальной стадии развития Онежского приледникового озера, изменении его уровня и гляциоизостатическом поднятии побережий в позднеледниковье. Геология и полезные ископаемые Карелии. Вып. 9. С. 171–182.

9. Дубинин А.В. (2006) Геохимия редкоземельных элементов в океане. М.: Наука. 360 с.

10. Казанский Ю.П., Белоусов А.Ф., Петров В.Г. и др. (1987) Осадочные породы (классификация, характеристика, генезис). Новосибирск: Наука. 216 с.

11. Квасов Д.Д. (1976) Происхождение котловины Онежско- го озера. В кн.: Палеолимнология Онежского озера. Л.: Наука. С. 7–40.

12. Квасов Д.Д. (1987) Озерное районирование Восточно-Европейской равнины (в пределах РСФСР). Из- вестия АН ЭССР. Серия Геология. Т. 36. № 1. С. 27–35.

13. Кузнецов В.Г. (2007) Литология. Осадочные горные породы и их изучение: Уч. пособие для вузов. М.: ООО “Недра Бизнес центр”. 511 с.

14. Маслов А.В. (2005) Осадочные породы: методы изучения и интерпретации полученных данных. Уч. пособие. Екатеринбург: Изд-во УГГУ. 289 с.

15. Маслов А.В., Мельничук О.Ю., Мизенс Г.А. и др. (2020) Реконструкция состава пород питающих провинций. Ст. 2. Лито- и изотопно-геохимические подходы и методы. Литосфера. Т. 20. № 1. С. 40–62. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2020-20-1-40-62

16. Мигдисов А.А., Балашов Ю.А., Шарков И.В. и др. (1994) Распространенность редкоземельных элементов в главных литологических типах пород осадочного чехла Русской платформы. Геохимия. № 6. С. 789– 803.

17. Миринец А.К., Рыбалко А.Е., Алешин М.И., Субет- то Д.А. Строение четвертичного покрова Петроза- водской губы Онежского озера по данным сейсмо- акустики. Вестник Московского университета. Серия. 4. Геология. 2024. № 1. С. 123–129.

18. https://doi.org/10.55959/MSU0579-9406-4-2024-63-1- 123-129

19. Мировой океан. Том II. Физика, химия и биология океана. Осадкообразование в океане и взаимодействие геосфер Земли (2014) Под ред. Л.И. Лобковского, Р.И. Нигматулина. М.: Научный мир. 576 с.

20. Онежская палеопротерозойская структура (геология, тектоника, глубинное строение и минерагения) (2011) Под ред. Л.В. Глушанина, Н.В. Шарова, В.В. Щипцова. Петрозаводск: КНЦ РАН. 431 с.

21. Палеолимнология Онежского озера: от приледникового озера к современным условиям: [коллективная монография] (2022) Субетто Д.А.., Белкина Н.А., Страховенко В.Д. и др. / Петрозаводск: КНЦ РАН. 332 с.

22. Рыбалко А.Е., Субетто Д.А., Белкина Н.А. и др. (2023) Формирование крупнейших озер северо-запада России по восточной периферии Балтийского кристаллического щита. Геоморфология и палеогеография. Т. 54. № 4. С. 40–56. https://doi.org/10.31857/S2949178923040102

23. Рыбалко А.Е., Токарев М.Ю., Корост Д.В. (2017) Новые данные о строении Онежского озера по данным геолого-геофизических исследований в 2016–2017 гг. В сб.: Труды VI Международной научно-практической конференции “Морские исследования и образование (MARESEDU-2017)”. Т. II. Тверь: ООО “Поли- ПРЕСС”. С. 254–257.

24. Семенович Н.И. (1973) Донные отложения Онежского озера. Л.: Наука. 104 с.

25. Страхов Н.М. (1993) Осадкообразование в современных водоемах. Избранные труды. М.: Наука. 396 с.

26. Субетто Д.А. (2009) Донные отложения озер: палеолимнологические реконструкции. СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена. 343 с.

27. Филиппов М.М. (2002) Шунгитоносные породы Онежской структуры. Петрозаводск: КНЦ РАН. 282 с.

28. Чудаева В.А., Чудаев О.В. (2011) Особенности накопления и фракционирования редкоземельных элементов в поверхностных водах Дальнего Востока в условиях природных и антропогенных аномалий. Геохимия. Т. 49. № 5. С. 523–549.

29. Шатров В.А., Войцеховский Г.В., Сиротин В.И. (2010) К проблеме поведения лантаноидов в водах и осадочных образованиях современного Мирового океана. Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Геология. № 1. С. 73–83.

30. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. (2000) Основы литохимии. СПб.: Наука. 479 с.

31. Aleshin, M.I., Belyaev, P.Y., Rybalko, A.E. et al. (2025) Features of the Geomorphologic Structure of the Petrozavodsk Bay of Lake Onega According to Hydroacoustic and Seismoacoustic Observations. Seism. Instr. Vol. 61. P. 157–167. https://doi.org/10.3103/S0747923925700264

32. Cox R., Lowe D.R., Cullers R.L. (1995) The influence of sediment recycling and basement composition on evolution of mudrock chemistry in the southwestern United States. Geochim. Cosmochim. Acta. Vol. 59. Iss. 14. P. 2919–2940. https://doi.org/10.1016/00167037(95)00185-9

33. Fedo C.M., Wayne Nesbitt H., Young G.M. (1995) Unraveling the effects of potassium metasomatism in sedimentary rocks and paleosols, with implications for paleoweathering conditions and provenance. Geology. Vol. 23. No. 10. P. 921–924. https://doi.org/10.1130/0091–7613(1995)023<0921:UTEOPM>2.3.CO;2

34. Hang T., Gurbich V., Subetto D. et al. (2019) A local clay varve chronology of Onega Ice Lake, NW Russia. Quat. Int. Vol. 524. P. 13–23. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2019.03.021

35. Nesbitt H., Young G.M. (1982) Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites. Nature. Vol. 299. P. 715–717. https://doi.org/10.1038/299715a0

36. Potter P.E., Maynard J.B., Depetris P. (2005) Mud and Mudstones Introduction and Overview. Berlin: Springer. 296 p. https://doi.org/10.1007/b138571

37. Ronov A.B., Migdisov A.A. (1996) Quantitative regularities of the structure and composition of sedimentary sequences in the East European Platform and Russian Plate: Their Position in the Series of Ancient Platforms of the World. Lithol. Miner. Resour. Vol. 15. P. 445–467.

38. Saarnisto M., Saarinen T. (2001) Deglaciation chronology of the Scandinavian Ice Sheet from the Lake Onega Basin to the Salpausselkä End Moraines. Global and Planetary Change. Vol. 31. Iss. 1–4. P. 387–405. https://doi.org/10.1016/S0921–8181(01)00131-X

39. Savelieva L.A., Rybalko A.E., Kiskina A.R. et al. (2018) Re-

40. sponse of vegetation to climate changes during late glacial and Holocene inferred from pollen record of Lake Onega. In: Paleolimnology of Northern Eurasia: experience, methodology, current status and young scientists’ school in microscopy skills in paleolimnology: proceedings of the 3rd International Conference (Kazan, Republic of Tatarstan, Russia, 1–4th of October 2018). Kazan’: Publishing House of Kazan University (Publ.). P. 105–106.

41. Shevchenko V.P., Pokrovsky O.S., Vorobyev S.N. et al. (2017) Impact of snow deposition on major and trace element concentrations and elementary fluxes in surface waters of the Western Siberian Lowland across a 1700 km latitudinal gradient. Hydrol. Earth Syst. Sci. Vol. 21. Iss. 11. P. 5725– 5746. https://doi.org/10.5194/hess-21-5725-2017

42. Strakhovenko V., Belkina N., Subetto D. et al. (2023) Distribution of rare earth elements and yttrium in water, suspended matter and bottom sediments in Lake Onego: Evidence of the watershed transformation in the Late Pleis- tocene. Quat. Int. Vol. 644. P. 120–133. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2021.07.011

43. Strakhovenko V., Subetto D., Ovdina E. et al. (2020a) Distribution of elements in iron-manganese formations in bottom sediments of Lake Onego (NW Russia) and small lakes (Shotozero and Surgubskoe) of Adjacent Territories. Minerals. Vol. 10. Iss. 5. P. 440. https://doi.org/10.3390/min10050440

44. Strakhovenko V., Subetto D., Ovdina E. et al. (2020b) Mineralogical and geochemical composition of Late Holocene bottom sediments of Lake Onego. J. Great Lakes Res. Vol. 46. Iss. 3. P. 443–455. https://doi.org/10.1016/j.jglr.2020.02.007

45. Subetto D., Rybalko A., Strakhovenko V. et al. (2020). Structure of Late Pleistocene and Holocene Sediments in the Petrozavodsk Bay, Lake Onego (NW Russia). Minerals. Vol. 10. Iss. 11. P. 964. https://doi.org/10.3390/min10110964

46. Taylor S.R., McLennan S.M. (1985) The continental crust: its composition and evolution. Oxford: Blackwell Sci. (Publ.). 330 p.

47. Velichko A., Timireva S. (1995) Morphoscopy and morphometry of quartz grains from loess and buried soil layers. GeoJournal. Vol. 36. No. 2/3. P. 143–149

48. Visser J.N., Young G.M. (1990) Major element geochemistry and paleoclimatology of the Permo-Carboniferous glacigene Dwyka Formation and postglacial mudrocks in southern Africa. Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol. Vol. 81. Iss. 1–2. P. 49–57. https://doi.org/10.1016/0031-0182(90)90039-A

49. Warr L.N. (2021) IMA–CNMNC approved mineral symbols. Mineral. Mag. Vol. 85. Iss. 3. P. 291–320. https://doi.org/10.1180/mgm.2021.43

50. Zobkov M., Potakhin M., Subetto D. et al. (2019) Reconstructing Lake Onego evolution during and after the Late Weichselian glaciation with special reference to water volume and area estimations. J. of Paleolimnology. Vol. 62. P. 53–71. https://doi.org/10.1007/s10933-019-00075-3