ОКЕАНОЛОГИЯ, 2015, том 55, № 4, с. 709-722
МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
УДК 551.465
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ГЛУБОКОВОДНЫХ
ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ КАРСКОГО МОРЯ (НОВОЗЕМЕЛЬСКАЯ ВПАДИНА, ЖЕЛОБ СВЯТОЙ АННЫ)
© 2015 г. А. Г. Розанов
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва e-mail: rozanov@ocean.ru Поступила в редакцию 12.02.2014 г., после доработки 31.03.2014 г.
Специфику северо-западной части Карского моря составляет расчлененность рельефа, представленного Новоземельской впадиной и желобом Святой Анны, куда речной вынос практически не доходит. Эти близко расположенные депрессии морского дна отличаются условиями осадконакоп-ления, источниками осадочного материала и свойствами донных отложений, геохимические особенности которых, в частности окислительно-восстановительные свойства, представлены в настоящей статье.
DOI: 10.7868/S0030157415030156
Главным фактором осадконакопления в Карском море является поступление терригенного материала в виде взвесей, приносимых реками с юга (Обь, Енисей) (95%) [9] и морскими течениями с севера и запада из Баренцева моря. Смешение морских и пресных вод находит отражение в сложной и неоднозначной динамике Карского моря, изменяющейся не только от сезона к сезону, но и от года к году в зависимости от ледовой обстановки, климатических изменений и связанных с ними величин речного стока. Наибольшее внимание при изучении геохимии Карского моря всегда уделялось процессам смешения пресных и морских вод и соответствующим фронтальным зонам, где эти процессы выражены наиболее ярко. В настоящей работе мы рассмотрим геохимические особенности процессов осадконакопления и диагенеза донных отложений глубоководных районов, удаленных от области смешения, в частности отложений Новозе-мельской впадины (НЗВ) и желоба Святой Анны (ЖСА) (рис. 1).
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Пробы донных осадков были отобраны в 54-м рейсе НИС "Академик Мстислав Келдыш" в 2007 г. [18] с помощью дночерпателей и геологических трубок, в том числе трубок Ниемисте, позволяющих производить одновременный отбор небольшого количества придонной воды над осадком. Влажность осадков определялась высушиванием образцов на воздухе до постоянного веса при 105°C. Окислительно-восстановительный потенциал (EPt) измерялся с помощью платиновых электродов [13]. Иловые воды отделялись от осадка путем центрифугирования. После фильтрации через мембран-
ные фильтры (МШроге, 0.45 мкм) в иловых водах определялись растворенные неорганические формы марганца (с формальдоксимом), железа (с фер-розином), фосфатов и кремнекислоты [13]. Химические элементы в твердой фазе осадка определялись из сухих проб после кислотного разложения (НР + НС104) методом атомно-абсорбционной пламенной спектроскопии (табл. 1).
РЕЗУЛЬТАТЫ
Новоземельская впадина (НЗВ), расположенная в непосредственной близости от о-вов Новой Земли к востоку, вблизи от зал. Благополучия, где
°с.ш.
77 -76 -75 -74 -73
50
^§•4983 * 4988
4990
£ 4975 ^ $ ,„,, 4968
• 5004 974 4968 5002
• 5001
КАРСКОЕ МОРЕ
5000
А_
55
60
65
70
75
80 °в.д.
Рис. 1. Карта геохимических станций, выполненных в Новоземельской впадине и желобе Святой Анны (более бледным шрифтом отмечены станции, рассмотренные ранее [13]).
Таблица 1. Геохимические характеристики донных отложений (%) и иловых вод (мкМ) Новоземельской впадины и желоба Святой Анны (северозападная часть Карского моря)
о
Орудие Горизонт, Описание осадка Ер(, мВ н2о с ор| СаС03 А1 Ге Мп Ге Мп Р 81
отбора см % мкМ
О
и
о й о м
к л
Новоземельская впадина, в районе залива Благополучия Станция 4968. 75°23'.3 с.ш., 64°18'.8 в.д. Осевая часть. Глубина 360 м
ТН
ТБД
15 см 5 см 0-5 5-10 10-15 15-20 25-30 10-21 25-35 35-47 50-58
82-96-141-153-223-272-324-
125 153 170 232 304 345
Вода над осадком То же, больше мути
Коричневый мягкий по всей колонке, в поверхностных горизонтах микроконкреции (ЖМК)
Коричневый алевритово-глинистый с темным прослоем на 38—41 см
Светло-серый с коричневыми очень плотными комками
Более темный, черные примазки
То же, более плотный
То же, комочки (Ге8)
Более темный, мягкий
То же
Более плотный (Ге8) Очень плотный, галька
+604 +582 +541 +526 +477 +545 +545 +433 + 120
+60 +30 +40 +60 + 145 + 150 + 160
64.1
60.4
58.3
57.5
55.8
47.9
48.4
35.5
Станция 4974. 75°34'.8 с.ш., 64°09'.3 в.д. Склон впадины. Глубина 170 м
0.96 1.02
0.80
0.80 0.78 0.75 0.65
0.39 0.42 1.05
10 03
07 50 34 13
0.25
2.57
7.09 8.26
8.13 8.17 7.65
8.10 8.60 9.15 7.60
8.14 8.37 8.62 9.04 8.85 7.00 7.25
4.70 6.03 5.89 5.96 5.45 6.75 6.80 7.80 9.35
6.32 6.74 6.80 5.10 4.94 3.78 3.94
0.063 1.020 0.989 0.954 1.208 1.960 1.380 2.940 0.680
0.180 0.052 0.190 0.056 0.073 0.050 0.05
0.01
0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.08 0.01 1.25 1.79
0.93 0.01 0.31 0.70 0.93 0.78 6.23
0.1
0.1 4.7 83.4 126 251 18.6 73.0 109 115
123 141 82.9 77.7 53.9 52.6 19.3
0.68 0.63 0.35 0.10 3.50 3.04
2.69 2.80 1.63 8.52
0.01 0.01 0.58 1.63 0.01
16.3 18.6 249 226 276 223
209 249 231 143
122 141 129 371 90.5
Дч 0- -5 Мягкий ил, книзу более плотный, серый +497 43.6 0.85 11.12 7.54 4.93 0.380 0.01 0.1 6.19 499
5- -10 с коричневым оттенком +494 39.6 0.96 9.06 7.68 4.91 0.175 0.01 134 5.61 459
10- -15 +487 38.4 0.96 6.31 7.36 4.71 0.410 0.01 91.8 5.72 221
ТБД 10- -18 Серый мягкий +455 31.8 0.91 6.15 9.58 5.88 0.181 0.01 36.8 1.87 282
18- -20 Серый с охристыми примазками, плот- +448
ный, комки
20- -25 Черный глинистый +220 11.3
25- -32 То же + 136 35.3 1.06 3.47 9.87 4.50 0.051
32- -61 Гравийно-галечный (на 70%) +60 16.6 1.18 9.13 8.76 3.78 0.094
60- -85 Гидротроилитовый черный +80 19.0 1.14 14.19 8.95 4.34 0.150 0.01 2.33
та О
и! >
Я О а
Таблица 1
Продолжение
Орудие Горизонт, Описание осадка мВ н2о с opi СаС03 А1 Fe Мп Fe Мп Р Si
отбора см % мкМ
Станция 4975. 73°38'.7 с.ш., 64°03'.9 в.д. Шельф у впадины. Глубина 58 м
К ¡4 Дч 0- -5 Серый мягкий, книзу уплотняется, од- +497 33.6 0.68 19.68 8.40 3.08 0.109 0.16 13.0 35.5 188
5- -10 нородный + 150 35.9 0.63 19.52 8.70 4.02 0.094 0.01 0.1 0.01 216
о g 10- -15 + 130 32.0 0.88 16.37 9.10 4.07 0.077 0.01 83.2 0.01 239
ТБД 10- -24 Серый, далее с глубиной темнеет, на 24— +30 27.7 1.50 14.62 8.86 4.28 0.071 0.01 59.1 0.01 175
* 24- -42 42 см много гальки +74 19.0 1.31 10.71 9.30 4.48 0.088 0.01 42.6 0.01 131
42- -59 +80 24.5 1.21 10.37 8.80 4.42 0.088 0.01 53.9 0.01 262
Желоб Святой Анны (южная часть)
Станция 4983. 76°55'.5 с.ш., 70°17'.8 в.д. Глубина 550 м
тн 0- -4 Коричнево-серый, п/жидкий +310 71.3 1.62 0.54 8.70 4.60 0.112 0.08 22.6 3.97 320
4- -8 Серый, местами охристый, плотный, трубки полихет + 140 53.5 1.43 0.59 8.90 4.53 0.038 0.01 4.32 1.87 126
8- -15 То же, более плотный + 150 0.01 1.33
ТБД 5- -9 Серый, п/жидкий + 100 48.9 1.40 0.41 9.10 4.24 0.037
9- -13 Более плотный, охристые включения, комковатый + 150 49.2 1.49 0.41 9.01 4.38 0.038 4.67 6.6
20- -30 Более плотный, следы ГТ, много газа (метан), каверны +80 47.2 1.67 0.41 9.15 6.79 0.038 0.01 0.1
80- -90 То же +64 44.9 0.99 3.00 8.45 3.70 0.038 0.01 5.0
115- -125 То же, меньше газа +60 45.0 1.30 1.07 8.50 4.28 0.039 0.01 3.7
150- -160 Увеличено количество ГТ + 100 42.9 1.21 0.41 8.70 4.53 0.041 0.01 8.3
179- -184 Более светлый с охристым прослоем, обводненый +40 35.3 0.55 0.59 7.63 4.24 0.047 0.01 11.3
184- -206 Темно-серая,очень плотная глина, включения гальки + 100 22.4 0.52 0.84 6.35 2.84 0.054
Станция 4988. 76° 3 5'.3 с.ш., 71°15'.4 в.д. Глубина 180 м
Дч 0- -2 Серо-коричневый, п/жидкий, много живности +494 42.8 0.58 1.16 6.20 4.44 0.135 0.01 0.1 1.17 282
2- -5 Мягкий, серый + 180 39.6 0.54 2.00 6.15 4.39 0.068 0.16 55.4 0.82 194
5- -10 Серый, более плотный +40 35.5 0.56 0.50 6.00 3.80 0.037 2.49 15.5 0.01 143
Таблица 1. Окончание
Орудие Горизонт, Описание осадка Ер,., мВ н2о с ор| СаС03 А1 Ге Мп Ге Мп Р 81
отбора см % мкМ
ТБД 10-22 Охристые полусухие комки, легкие пластинки (СаСОЗ?) + 190 28.5 0.52 1.91 9.25 4.87 0.041 0.01 0.1 0.01 96.7
22-33 Обводненный с включениями крупного алеврита +25 20.9 0.23 1.57 4.30 2.0 0.024 0.01 0.1 20.9
33-45 Плотный, темно-серый + 100 23.2 0.39 1.07 5.65 2.85 0.036 0.46 0.1
70-80 То же +2 18.3 0.30 1.41 5.47 2.94 0.040 0.1
90-100 То же + 110 18.5 0.27 2.32 5.41 3.28 0.064
106-123 Очень плотная, темно-серая глина с алевритом +70 18.6 0.33 1.57 5.55 1.91 0.040
Станция 4990. 76° 09'.0 с.ш., 72°29'.7 в.д. Глубина 114 м
ТН 0-3 Коричневый жидкий +576 45.3 0.47 2.00 6.70 5.23 0.910 0.16 0.1 0.47 322
3-8 Серый более плотный с охристыми включениями +70 41.2 0.48 0.75 6.92 4.77 0.067 0.16 59.6 0.01 220
8-15 Серый, плотный +45 41.9 0.42 0.56 6.75 4.30 0.050 42.4 0.01 172
ТБД 20-40 Тот же ил с примазками ГТ в нижней части +60 34.9 0.41 0.50 6.78 3.89 0.053 1.26 80.5 0.01 132
40-105 То же с максимальным количеством ГТ, горизонт 40 см обводнен -20 35.8 0.54 0.34 7.52 5.04 0.054 0.16 33.3 0.01 174
105-123 То же +40 40.5 0.47 1.50 7.50 5.45 0.058 0.01 27.0
123-170 То же, меньше ГТ + 170 39.2 0.45 0.82 8.12 5.70 0.060 22.1
170-186 Плотный, редкие черные пятна ГТ +40 36.8 0.48 1.41 7.40 8.13 0.057 10.6
196-206 Коричнево-бурый с зеленым оттенком четко граничит + 110 26.7 0.52 0.75 7.10 3.54 0.032 0.01 4.88 1.40 299
206-216 То же, менее плотный + 180 21.9 0.39 0.16 6.40 2.97 0.038 0.01 95.2 0.01 311
222-235 То же + 160 20.3 0.27 0.16 6.42 2.85 0.043 0.01 13.3 0.01 304
ы
О
и
о й о м
к
►ч
О
и! >
Я О а
Примечание. Дч — дночериатель, ТН — трубка Ниемисте, ТБД — трубка большого диаметра, ГТ — гидротрилит, ЖМК — железомарганцевые конкреции.
Рис. 2. Геохимические параметры морской воды и донных осадков Новоземельской впадины в районе эалива Благополучия: растворенные неорганические
3 - 4-
формы фосфора (P-PO4 ) и кремния (Si-SiO4 ) в
морской (2-1 и 2-3) и иловой воде (2-2 и 2-4), мкМ, величины Ept (мВ) — 2-5, Сорг — 2-6, марганец — 2-7 и железо — 2-9 в донных осадках (%с.в.) и в иловой воде (мк
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.