научная статья по теме ГЕОХИМИЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ КАРСКОГО МОРЯ К ЗАПАДУ ОТ ПОЛУОСТРОВА ЯМАЛ Геофизика

Текст научной статьи на тему «ГЕОХИМИЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ КАРСКОГО МОРЯ К ЗАПАДУ ОТ ПОЛУОСТРОВА ЯМАЛ»

МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ ^

УДК 551.465

ГЕОХИМИЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ КАРСКОГО МОРЯ К ЗАПАДУ ОТ ПОЛУОСТРОВА ЯМАЛ

© 2015 г. А. Г. Розанов

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва e-mail: rozanov@ocean.ru Поступила в редакцию 12.11.2013 г.

Геохимические процессы осадконакопления и диагенеза донных отложений к западу от п-ва Ямал имеют место на фоне высокой изменчивости гидрологических, химических и биологических условий Карского моря. Несмотря на кажущуюся "бесстоковость" этого района, в донных отложениях обнаруживается заметное влияние речного стока, относительно высокой биологической продуктивности вод и поступления органического вещества, которые обусловливают специфический характер диагенеза осадков. Химический анализ образцов поверхностных осадков и иловых вод, полученных в 54-м рейсе НИС "Академик Мстислав Келдыш" в 2007 г., свидетельствует об известной последовательности окисления органического вещества неорганическими компонентами, включая кислород, оксигидроксиды марганца и железа, сульфаты и углекислоту.

DOI: 10.7868/S0030157415020148

Главной особенностью Карского моря, принимающего основную часть речного стока российской Арктики, являются процессы смешения морских и пресных вод таких речных гигантов как Обь и Енисей. Район к западу от п-ва Ямал (рис. 1), расположенный в стороне от источников речного стока и условно называемый "бесстоковым", питается в основном водами Баренцева моря. Эти воды, поступающие через проливы Карские ворота и Югорский Шар, дают начало мощному Ямальскому течению, пересекающему Карское море с юго-запада на север. Рассматриваемый район, будучи в прямом смысле морскими воротами Карского моря, имеет специфические черты, определяющие его гидрологию, химию и биологию, которые находят отражение в осадкона-коплении. Многие вопросы геологии и состава донных отложений арктических морей неоднократно рассматривались российскими исследователями [14]. В настоящей работе мы попытаемся рассмотреть геохимические особенности осадкона-копления бесстокового района с позиций окислительно-восстановительных (о-в) процессов и перераспределения осадочного вещества в диагенезе, которые частично рассмотрены применительно к приустьевому району реки Обь [23].

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Образцы донных осадков были получены в ходе комплексной экспедиции Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН на НИС "Академик Мстислав Келдыш" в Карском море в сентябре 2007 г. (рис. 1) [28]. Пробы донных осадков

отбирались с помощью дночерпателей и трубок Ниемисто, позволяющих производить одновременный отбор небольшого количества придонной воды над осадком. Отбор проб, отличающихся высокой плотностью, был особенно затруднен в области крупноалевритовых и песчаных осадков (ст. 4956).

Влажность осадков (высушивание навески на воздухе до постоянного веса при 105°С) максимальна в поверхностных неконсолидированных илах (более 60%). В уплотненных илах в толще осадков влажность уменьшается до менее 40% (табл. 1).

Определение окислительно-восстановительного потенциала ЕЙ (ОВП) теоретически позволяет для каждой температуры рассчитать свобод-

с.ш. 73°-

72°-

71°-

70°

£

КАРСКОЕ МОРЕ

У

50°

V 4950.496У (

Ъ \ 495б/Я-ов

Ямал

Карею» '

55°

б0°

1--г

б5° 70° в.д.

Рис. 1. Карта геохимических станций, выполненных в 54-м рейсе НИС "Академик Мстислав Келдыш" в Карском море (сентябрь 2007 г).

Таблица 1. Геохимические характеристики донных отложений (%) и иловых вод (мкМ) к западу от п-ва Ямал

Орудие Горизонт, см Описание Ер(, мВ н2о с ор| СаС03 А1 Ге Мп Р Ге Мп Р 81

отбора осадка % мкМ

ы чо ы

О

и

о й о м

к

►ч

£ ю

Станция 4950. 71°39'.4 с.ш., 63°02'.5 в.д. Глубина 118 м

ТН 0- -3 Коричневый, рыхлый, четко граничит +575 67.1 0.74 2.00 7.60 5.70 1.042 0.18 0.34 <0.1 1.17 212

3- -7 Серый, плотный, книзу +60 50.1 0.60 0.84 7.80 4.27 0.047 0.09 0.93 <0.1 0.23 148

7- -10 еще более уплотняется, много остатков бентоса +80 0.10 0.62 28.13 0.01 147

10-13- -13 -16 (трубки полихет), на 13 см ржавые включения, в Дч отбор затруд- +80 +80 44.4 43.2 0.66 0.54 2.00 1.07 7.55 7.54 4.80 3.38 0.038 0.032 0.09 1.25 1.25 2.0 <0.1 0.81 0.70 90.3 108

Дч 0- -3 нен из-за растекания верхнего слоя 55.7 0.54 2.32 6.40 4.21 0.960 0.12

3- -7 52.5 0.60 0.50 5.88 3.35 0.097 0.06

7- -15 +50 43.9 0.57 0.41 6.10 1.27 0.046 0.06 1.25 76.9 0.58 118

Станция 4956. 71°15'.0 с.ш., 65°50'.3 в.д. Глубина 35 м

Станция 4960. 71°24'.6 с.ш., 64°51'.4 в.д. Глубина 122 м

Примечание. Дч — дночерпатель, ТН — трубка Ниемисте, ГТ — гидротрилит, ЖМК

Дч 0-1 Буро-коричневый песок, очень тонкий с мелкими ЖМК +450 16.6 0.08 0.41 2.16 0.82 0.034 0.04 0.16 88.9 0.01

1-4 То же, темно-серый, очень плотный. ТН и бокс-корер не взяли + 125 16.0 0.04 0.34 2.74 1.20 0.030 0.03 0.78 80.2 8.18

342

та О

и! >

Я О а

Дч 0- -1 Коричневый, п/жидкий 54.5 0.77 0.16 6.26 4.02 0.145 0.08

2- -7 Серый, плотный, много бентоса, на 1—5 см ржа- +55 54.8 0.72 0.41 6.80 7.00 0.063 0.07 0.23 62.2 0.01 156

7- -15 вые включения, всюду + 191 50.6 0.72 0.25 6.70 4.25 0.056 0.07 0.16 56.7 0.01 168

ТН 0- -1 черные примазки ГТ +490 60.1 0.88 0.16 6.52 4.94 0.061 0.01 0.33 0.01 124

1- -5 +37 50.3 0.81 0.16 7.12 4.65 0.059 0.01 48.6 0.01 129

5- -10 +45 50.1 0.80 0.41 6.78 4.69 0.049 0.31 17.6 0.01 92.2

10- -15 +35 50.3 0.68 0.34 7.00 3.96 0.043 0.94 20.3 0.01 104

15- -20 +40 38.8 0.68 0.16 6.75 3.78 0.046 0.62 12.6 - -

железомарганцевые конкреции.

ные энергии химических реакций (АО°) и концентрации участвующих компонентов. Этот параметр был особенно популярен у морских геологов в 60—70 годы прошлого века [21], особенно после выхода в свет известной монографии Р. Гар-релса и Ч. Крайста "Растворы, минералы, равновесия", в которой были рассмотрены многочисленные физико-химические примеры оценки условий существования природных неорганических соединений [8]. Позднее выяснилось, что измеряемые с помощью платинового электрода (ЕР1) или любого другого инертного электрода потенциалы, могут быть как угодно близки к термодинамической величине ЕЙ, но возникающая разница в измерениях вследствие "неидеальности" поверхности платины и практической неравновесности измеряемой системы часто приводила к неверным выводам не только в отношении концентраций реагирующих веществ, но и в отношении существования самих процессов [6, 32]. Тем не менее мы применяем измерения ЕР в качестве поискового признака, позволяющего с известной долей условности (±25 мВ) оценить уровень "окисленности" морской среды и присутствующие реакционноспособные фазы. Мы применяем игольчатые платиновые электроды и хлорсеребряный электрод в качестве электрода сравнения, которые вводятся в осадок или отобранную пробу, и раствор ферри- и ферроцинида железа для стандартизации электродной системы [6, 21]. Все полученные значения приведены по отношению к нормальному водородному электроду (прибавление +200 мВ) (табл. 1).

Валовые содержания микрометаллов определялись из сухих проб после кислотного разложения (HF + НС104) методом атомно-абсорбцион-ной пламенной спектроскопии (табл. 1). СО2 и Сорг также определялись из сухих проб осадков методом высокотемпературного каталитического разложения на приборе АН-7529 с последующим пересчетом С02 на содержание СаС03 (табл. 1).

Иловые воды отделялись от осадка путем центрифугирования (3000 оборотов в минуту в течение 30 мин) на борту судна в интервале не более 6 часов после поднятия кернов. Осадки очень плотные, и из 30—40 мл осадка удавалось получить не более 5—10 мл иловой воды. После фильтрации через мембранные фильтры (МПЦроге, 0.45 мкм) в иловых водах спектрофотометрически определялись растворенные марганец (с фор-мальдоксимом), железо (с феррозином) [11, 22], фосфор и кремний в виде молибдатных комплексов (табл. 1).

ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Бесстоковый район к западу от п-ва Ямал с глубинами 100—150 м находится под непосредственным влиянием баренцевоморских вод, поступающих с запада. При движении далее на северо-восток они смешиваются с пресными водами Оби и Енисея, поступающими с юга. В период исследований гидрологическая структура вод характеризовалась наличием распресненного верхнего слоя (10—20 м с температурой 4—6°С и соленостью 26—29 епс), холодного подповерхностного слоя (—1.5°С) и более теплого слоя баренцевомор-ской воды глубже 60 м (0.8-1.5°С, 34.4 епс) [10]. Ямальское течение, занимающее центральную часть бесстокового района, при сближении с берегом Ямала упирается в наклонное дно, вызывая перемешивание и сильное увеличение мутности придонных вод (ст. 4956, рис. 2—6). Причиной высокой мутности служит также абразия берегов, приливы и распространяющиеся вдоль берега воды Байдарацкой губы [5]. При удалении от берега количество взвеси в поверхностной воде уменьшается до 0.3—0.6, а в глубинной воде — до менее 0.2 мг/л. Повышенные концентрации взвеси, наряду с высокими значениями концентрации хлорофилла (1.4 мг/м3) и биомассы фитопланктона (21 мкг/л) характерны для узкой прибрежной полосы внутреннего шельфа (около 30 км), отсекаемой фронтальной зоной Ямальского течения с повышенным уровнем вертикального перемешивания [10]. Эта зона, занимающая около 40 км между ст. 4956 и 4960 в области перепада глубин от 18—20 к 100—120 м, сменяется зоной внешнего шельфа (ст. 4950) (рис. 1, 2-1, 2-4), вблизи которой были отмечены самые высокие величины первичной продукции (121.9—148.0 мг С/м2 в день), представленной в основном диатомовыми водорослями [20, 27]. В большинстве других районов Карского моря величина первичной продукции не превышала 100 мг С/м2 в день, что позволяет отнести их к олиготрофным водам. В придонной воде Ямальского разреза прослеживается нефело-идный слой, в котором концентрация взвеси у берега доходит до 10 мг/л [5]. Рассмотренная кросс-шельфовая зональность Ямальского района находит отражение в составе и структуре бентосного сообщества, в котором макрозообентос представлен в основном многощетинковыми червями (Вь уаМа), биомасса которых составляет 54.88 мг/м2 [12]. Среди них самым многочисленным таксоном, ответственным за ир

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геофизика»