Isotopic and geochemical study of marine sediments organic matter from delta of Indigirka river to the ice shelf border of the East-Siberian sea

Cover Page

Cite item

Abstract

Various hydrocarbon gases (СН4, С2Н4, С2Н6, С3Н6, С3Н8, С4Н8, н-С4Н10) and CO2 have been obtained with very low concentration from different layers of marine sediments with thickness up to 2 m on the continental shelf of the East Siberian Sea in the section from the mouth of Indigirka river to the ice shelf border. A freshwater complex, carried by Indigirka river and other rivers, has the dominant influence on composition of organic matter (OM) in almost entire studied area of the East Siberian Sea. It was shown that concentration of the most common gases CH4 and CO2 increases with increasing depth of sediment sampling for the core of sediments selected at station 5602-2, and the carbon isotope composition of CO2 decreases, reaching a value of -24‰. A sulfate reduction area was found at sediment depth of 48–70 cm. For the first time it was shown that a regular change in isotopic fractional characteristics (IFC) occurs as a result of diagenesis of OM. IFC was obtained for low maturation OM, OM for sulfate reduction area, and for high maturation OM. For low horizons of the sediment (below 77 cm from the surface), the OM is significantly matured along the path of geochemical evolution compared with the immature sediments of the upper horizons.

Full Text

По современным оценкам (Дмитриевский и др., 2018), в Арктической зоне России содержится 45.6 млрд т н.э. (тонна нефтяного эквивалента), из них на суше 11.56  млрд т н. э., на шельфе 33.5 млрд т. В восточной части российской Арктики пока не открыто крупных месторождений нефти и газа, но перспективы имеются, так как в смежных областях Аляски находятся крупные месторождения нефти и газа (Богоявленский, Полякова, 2012; Полякова и др., 2013; Каминский и др., 2011; Галимов и др., 2013).

Восточно-Сибирское море является одним из самых малоизученных морей Российской Арктики. Арктические условия и мелководность моря определяют характер седиментогенеза. Терригенное и вновь образованное ОВ быстро достигают дна моря. Основная трансформация ОВ происходит в верхнем слое осадков и на поверхности. Средняя глубина моря менее 50 м. Река Индигирка является крупнейшей рекой Восточно-Сибирского моря, расположенной на северо-востоке Якутии, и имеет сток воды 54 км3/ год. Сток ОВ реки Индигирка с 1996 по 2000 г. увеличился в 1,5 раза и составляет 0,86·106 т/год (Романкевич, Ветров, 2001; Никаноров и др., 2010).

Процессы осадконакопления и преобразования ОВ в Арктике тесно связаны с изменением климата на Земле и с формированием полезных ископаемых. Полезные ископаемые в Восточно-Сибирском море пока не обнаружены, но наблюдаются многочисленные газовые сипы, которые выбрасывают в атмосферу большое количество парниковых газов СО2, СН(Шахова и др., 2009). Обнаружено поступление в верхние слои осадков термогенного СН4. Несмотря на то, что СНвыделяется из осадка в атмосферу с небольшой скоростью и имеет более короткое время жизни, чем СО2, его влияние на парниковый эффект в 105 раз выше (Shindell et al., 2009). После короткого периода (до 2000 г.) стабилизации выброса СНв атмосферу в последнее десятилетие выброс СН4увеличивается с неожиданно большой скоростью (Nisbet et al., 2014).

Углеводородные газы впервые были обнаружены в морских осадках в 1958 г. (Emery, Hoggan, 1958). СН4 является наиболее распространенным газом в морских осадках. Поэтому ему и микробиологическим процессам, приводящим к его образованию, уделяется большое внимание в океанологических и геологических исследованиях (Martens, Berner, 1974; Kvenvolden, Redden, 1980; Hunt, 1974; Шакиров и др., 2013; Галимов, 1973; Галимов, Кодина, 1982). Были проведены многочисленные исследования содержания и изотопного состава углерода углеводородных газов и СО2 в морских осадках российской Арктики: в Карском море (Галимов и др., 2006; Богоявленский, Полякова, 2012; Samarkin, 1998), море Лаптевых (Kravchishina et al., 2017) и Восточно-Сибирском море (Ветров и др., 2008; Шахова и др., 2009; Гресов и др., 2016). Однако до сих пор ОВ в арктических морских осадках и происходящие в них микробиологические процессы преобразования слабо изучены. Это связано со спецификой ОВ, диагенез которого происходит при низких температурах дна океана, и бедностью микрофлоры в глубоководных осадках. Средняя концентрация органики в осадках составляет от 0.3 до 3.8 %, а изотопный состав углерода изменяется в диапазоне от -28.5 до -23.2‰ (Романкевич, Ветров, 2001). Известно, что источником ОВ донных осадков Восточно-Сибирского моря служат терригенные растения при небольшом участии ОВ морского генезиса (Ветров и др., 2008).

Целью данной работы являлось изучение закономерностей преобразования ОВ в арктических морских осадках по региональному профилю при увеличении расстояния по направлению от стока реки Индигирки к материковому склону и характера диагенетического преобразования ОВ по глубине разреза морского осадка.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Во время проведения арктического рейса на НИС «Академик Мстислав Келдыш» в 2017 г. был осуществлен пробоотбор образцов донных осадков и газов вдоль меридионального профиля от устья р. Индигирки до границы постоянных льдов. Карта со станциями отбора проб показана на рис. 1. Координаты станций и глубины в точках пробоотбора приведена в табл. 1. Первая станция № 5598 располагалась от берега на расстоянии 50 км. Расстояние между станциями 5598 и 5606 составляло 550 км. Расстояние до дна в точках отбора морских осадков изменялось от 13 до 48 м.

 

Рис. 1. Схема маршрута и положение станций пробоотбора на разрезе р. Индигирка – граница постоянных льдов

 

Морские донные осадки отбирали с помощью дночерпателя (Д), бокскорера (БК) и трубы большого диаметра (ТБД, внутренний диаметр 110 мм). На станции 5602-2 с помощью ТБД удалось получить керн длиной 195 см. На остальных станциях пробоотбор производился с помощью БК, позволяющего отбирать керн длиной 50 см.

 

Таблица 1. Станции пробоотбора на разрезе дельта р. Индигирки – граница постоянных льдов

Номер станции

Координаты

Глубина, м

5598

N 71°28.0′

E 152°54.0′

13

5600

N 72°19.5′

E 154°32.0′

20

5602-2

N 73°13.9′

E 156°27.7′

27

5604

N 74°05.0′

E 158°20.0′

25

5605

N 74°52.0′

E 160°10.0′

45

5606

N 75°38.0′

E 162°00.0′

48

 

Мокрые морские осадки (300 мл) помещали в 0.5 л бутылку с морской водой, создавали в ней гелиевый пузырь объемом 10 мл, в который извлекали находящиеся в осадке газы. Для этого бутылку помещали в ультразвуковую ванну на 20 мин, затем в сушильный шкаф на 12 часов, нагретый до температуры 50–60°С. Гелиевый пузырь с извлеченными газами с помощью шприца переносили в пенициллиновый флакон объемом 20 мл, заполненный солевым раствором и герметично закрытый крышкой. Были измерены концентрации углеводородных газов состава С14, концентрация и изотопный состав СО2. Концентрацию газов измеряли при помощи газового хроматографа “Кристаллюкс-4000М” (Йошкар-Ола, Россия) с капиллярными колонками HP-Plot/Q (30 м × 0.537 мм × 40 мкм) и ZB-5 (30 м × 0.53 мм × 5 мкм). Поток газа-носителя гелия марки 6.0 составлял 10 мл/мин, температура термостата 120°С. В качестве детектора использовали ПИД при анализе углеводородных газов и ПФД при анализе серосодержащих газов.

Изотопный состав углерода газов, выделенных из осадков, измеряли методом CF-IRMS, используя HP 6890 газовый хроматограф (Hewllett Packard) с капиллярной колонкой PoraPlot Q (30 м × 0.32 мм × 0.25 мкм), соединенный с Delta Plus масс-спектрометром изотопных отношений (Thermo Fisher Scientific, Бремен, Германия). Поток газа-носителя гелия марки 6.0 составлял 2 мл/мин, температура термостата 40°С. В качестве лабораторного газового стандарта использовали СО2, аттестованный по международному стандарту TEX-843C (OZTech), имеющего δ13С = -40.79‰. Стандартное отклонение результатов измерения составляло ±0.2‰.

Осадки были алеврито-пелитового типа. Осадки (200 мл) высушивали при температуре 50°С, перетирали в шаровой мельнице (конечная тонкость продуктов помола ~60 мкм), затем проводили непрерывную экстракцию ОВ из осадков в аппарате Сокслета смесью бензола и метанола (9:1 об.) в течение 36 часов. Полученный раствор фильтровали, растворители отгоняли с помощью роторного испарителя.

Деление на фракции ОВ из морских осадков проводили по методике, разработанной в лаборатории геохимии углерода ГЕОХИ им. В.И.  Вернадского (Галимов, Фрик, 1985). В колбу с образцом добавляли н-пентан в 50-кратном избытке для отделения асфальтенов. После деасфальтенизации и упаривания пентанового раствора проводили последовательное элюирование фракций ОВ возрастающей полярности методом жидкостно-адсорбционной хроматографии на силикагеле АСКГ с размером зерен 0.2–0.5 мм. В ходе элюирования выделяли неполярную гексановую фракцию (Г), три фракции возрастающей полярности – гексан-бензольную (ГБ), бензольную (Б) и бензол-метанольную (БМ), а также асфальтены (А). Отгонку растворителей полученных фракций проводили на роторном испарителе.

Изотопный состав углерода органического вещества и его фракций измеряли методом CF-IRMS, используя Flash EA 1112 элементный анализатор (Thermo Scientific), соединенный с Delta Plus XP масс-спектрометром изотопных отношений (Thermo FisherScientific, Бремен, Германия). Поток газа-носителя гелия марки 6.0 составлял 90 мл/мин. В качестве стандартного образца использовали международный стандарт масла NBS 22, имеющий δ13СVSMOW= -30.031±0.043 ‰. Стандартное отклонение результатов измерения составляло ±0.2‰.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Измерение изотопного состава органического углерода и содержание фракций ОВ в поверхностном слое донных осадков (табл. 2) показывает повышенную обогащенность углерода легким изотопом (δ13С от -31.3 до -29.5‰) по сравнению с величинами, характерными для морских обстановок. От прибрежной (100 км от берега) части акватории до наиболее удаленной в море станции (550 км) происходит незначительное уменьшение содержания легкого изотопа СО(рис. 2). Это свидетельствует о том, что доминирующее влияние на характер органического вещества на практически всей изученной акватории Восточно-Сибирского моря оказывает пресноводный комплекс, выносимый р. Индигиркой и другими реками. Это обусловлено крайне мелководным характером морского бассейна, в котором даже на расстоянии более 500 км от берега глубина моря остается менее 50 м.

В Карском море, хотя оно тоже мелководное (глубина едва превышает на соответствующем расстоянии 100–150 м), а сток рек Оби и Енисея значителен, изотопный состав органического углерода в поверхностных данных осадках изменяется от -31÷ -32‰ в эстуарии р. Оби до -24–25% в открытом Карском море. В Восточно-Сибирском море влияние пресноводного комплекса более значительно и оно сохраняется в пределах всей мелководной части шельфовой зоны. Содержание и изотопный состав СО2(рис. 2) в поверхностном слое осадков вдоль изученного профиля также изменяется незначительно.

 

Таблица 2. Изотопный состав углерода и содержание фракций ОВ в приповерхностных слоях керна на разрезе дельта р. Индигирки – граница постоянных льдов

Станция/

интервал
пробоотбора, см

δ13Собщ, ‰

Фракция

Г

ГБ

Б

БМ

А

δ13С, ‰

мас.%

δ13С, ‰

мас.%

δ13С, ‰

мас.%

δ13С, ‰

мас.%

δ13С, ‰

мас.%

1

5598/ 21–23

-31.3

-30.5

9.7

-32.4

11.0

-31.4

14.8

-30.8

38.21

-30.5

26.4

2

5600/ 18–20

-30.7

-31.0

47.6

-32.5

12.0

-33.5

6.9

-29.6

16.63

-29.7

16.8

3

5602/ 12–13

-30.7

-30.8

15.8

-32.5

13.4

-31.7

9.6

-30.7

34.73

-30.3

26.6

4

5604/ 13–15

-30.7

-29.4

11.2

-30.9

6.8

-29.8

7.9

-30.3

42.60

-29.3

31.6

5

5605/ 17–18

-29.0

-31.1

16.34

-29.7

31.1

-30.2

6.3

-28.5

29.82

-28.2

16.5

6

5606/ 16–17

-29.5

Делению на фракции не подвергался

 

Рис. 2. Изменение концентрации СО2, СН4 (а) и δ13С(СО2) (б) в приповерхностном слое морского осадка в разрезе р. Индигирка – граница постоянных льдов.

 

В пределах исследованного профиля наиболее подробные исследования удалось сделать на станции 5602-2, где с помощью ТБД была отобрана колонка осадков глубиной до 195 см. На рис. 3 показан вид колонки в разрезе. Результаты измерения изотопного состава органического углерода и содержание фракций ОВ в различных горизонтах керна, отобранного на станции 5602-2, приведены в табл. 3. Гистограмма с содержанием фракций ОВ по вертикальному разрезу осадка показана на рис. 4. Видно, что в области сульфат-редукции (48–70 см) наблюдается повышенная концентрация асфальтеновой фракции и пониженная – бензольной фракции, что говорит о сильном преобразовании ОВ. Вблизи поверхности осадка (горизонт 37 см) ОВ имеет слабую преобразованность, характеризующуюся повышенным содержанием гексановой и гексан-бензольной фракций.

 

Рис. 3. Пробоотбор газов и ОВ из керна, отобранного на станции 5602-2.

 

Таблица 3. Изотопный состав углерода и содержание фракций ОВ по толщине разреза керна, отобранный на станции 5602-2

Интервал пробоотбора, см

δ13Cобщ, ‰

Фракция

Г

ГБ

Б

БМ

А

δ13C, ‰

мас. %

δ13C, ‰

мас. %

δ13C, ‰

мас. %

δ13C, ‰

мас. %

δ13C, ‰

мас. %

10–12

-30.4

-28.4

20.8

-30.2

15.8

-31.3

7.2

-27.8

33.9

-27.7

22.3

35–37

-30.6

-31.1

27.6

-30.8

22.1

-32.2

4.6

-30.4

23.7

-30.5

22.0

44–46

-30.5

-30.7

12.9

-30.5

10.5

-30.3

5.7

-30.6

38.1

-30.6

32.8

57–59

-30.1

-28.8

6.9

-29.8

6.7

-30.0

2.3

-30.5

11.0

-30.4

73.1

77–79

-31.4

-30.5

9.8

-32.2

7.9

-32.4

3.9

-30.6

21.8

-31.3

56.6

79–81

-31.7

-32.1

12.0

-33.9

8.0

-30.5

2.6

-30.8

21.3

-31.3

56.1

99–101

-31.2

-31.4

8.1

-32.2

11.4

-32.5

8.1

-30.9

44.1

-30.5

28.3

135–137

-30.7

-31.2

17.7

-32.4

9.1

-32.1

8.9

-30.1

39.8

-30.3

24.5

150–152

-30.9

-30.1

11.5

-31.8

7.7

-31.8

5.4

-30.7

47.7

-30.7

27.7

155–157

-31.9

-31.6

6.2

-32.5

5.3

-31.0

8.6

-32.1

39.5

-31.6

40.4

159–161

-30.9

-32.4

10.7

-32.3

7.3

-31.6

4.4

-29.7

41.9

-31.2

35.7

170–172

-31.9

-32.0

7.1

-32.9

9.3

-32.4

9.1

-31.9

39.9

-31.6

34.6

193–195

-30.9

-30.8

10.1

-32.8

10.4

-32.3

8.8

-30.5

44.0

-30.3

26.7

 

В верхней части (0–15 см) осадок несет явные следы биотурбации. Он представляет собой комковатый пелитовый алеврит с многочисленными ходами бентосной фауны. Осадок слабо литифицирован. Активная биотурбация свидетельствует об аэробном режиме в верхней части осадка. Ниже осадок становится более однородным, на глубине около 20 см ниже дна наблюдаются примазки гидроилита. Появление гидроилита свидетельствует о зарождающейся сульфат-редукции и появлении S2- иона в осадке, образующегося в результате восстановления сульфат-иона:

SO42- + 2Cорг  S2- + 2CO2. (1)

Гидротроилит возникает в результате взаимодействия гидроокиси железа с сульфид-ионом:

Fe(OH)+ H2 FeS∙(H2O)2. (2)

Развитие процесса сульфат-редукции приводит к окислению органического углерода и увеличению содержания СО2, причем образующийся СОобогащен легким изотопом. В результате наблюдается смещение изотопного состава окисленного углерода (СО2) в осадке в сторону более отрицательных значений δ13С с глубиной на 1–1.5‰ (рис. 5).

 

Рис. 5. Зависимость δ13С(ОВ) от глубины морского осадка, отобранного на станции 5602-2.

 

На глубине около 60 см наблюдается выпадающий из общей зависимости интервал, характеризующийся увеличением концентрации СОи одновременно более отрицательным значением δ13 С. Это отражает, видимо, локальную активизацию процесса сульфат-редукции и производство изотопно-легкой углекислоты. В верхней части осадка сульфат-редукция отсутствует. Наблюдаемые здесь следовые количества метана, вероятно, связаны с ферментацией ацетата.

В зоне сульфат-редукции возможна генерация водорода, иногда наблюдаемого в осадках в молекулярной форме (Галимов, 1996). Водород является субстратом для развития водородотрофного метаногенеза, однако до тех пор, пока сульфат-редукция находится в активной фазе, водород потребляется сульфатредуцирующими бактериями:

SO42- + 4H= S2- + 4H2O. (3)

Сульфатреагирующие бактерии являются конкурентами метангенерирующих бактерий в борьбе за водород, причем более успешными конкурентами. Поэтому только после завершения активной фазы сульфатредукции начинается генерация СH4 по водородотрофному механизму:

CO+ 4H2 = CH4 + 2H2O. (4)

Этот механизм образования CH4 является доминирующим в метаногенезе, присущим морским осадкам. В зоне сульфат-редукции также наблюдается генерация CH4 (Галимов, 1995). Но этот СН4, формирующийся в обход водородотрофного метанообразования, образуется по механизму ферментативного брожения ацетата:

CH3COOH = CH4 + CO2. (5)

Отметим, что это основной путь образования CH4 в наземных болотистых экосистемах. В озерных осадках, где механизм сульфат-редукции не проявляется в приповерхностных осадках, так же как и в болотах, доминирует путь генерации CH4 посредством ферментации ацетата, но в более погруженных озерных осадках преобладающей становится реакция восстановления СОводородом, так же как и в морских осадках (Clayer et al., 2018).

Были измерены содержания углеводородных газов CH4, C2H4, C2H6, C3H6, C3H8, C4H8H- C4H10 в слоях керна на станции 5602-2 (рис.  6). Они находятся в пределах, характерных для непредельных углеводородов и гомологов метана в придонных молодых осадках, и практически не изменяются по разрезу, за исключением интервала приблизительно на глубине 60 см, в котором наблюдаются также выпадающие из плавной зависимости значения концентрации и изотопного состава СО2. К сожалению, нам не удалось измерить изотопный состав углерода углеводородных газов из-за их низкой концентрации.

 

Рис. 6. Изменение концентрации СО2, СН4 (а), δ13С(СО2) (б) и концентрации углеводородных газов (в) в зависимости от глубины морского осадка, отобранного на станции 5602-2 (серым цветом показана зона сульфат-редукции).

 

В рамках этой работы впервые было проведено детальное исследование изменения характеристики изотопного распределения по фракциям битумоида (ИФХ) в разрезе молодых морских осадков. Метод построения ИФХ битумоидов широко известен (Галимов, 1973; Галимов и др., 1995; 2015; Фрид, Банникова, 1990). Однако известно небольшое число работ, в которых изучался вид ИФХ ОВ в морских осадках (Галимов, Кодина, 1982; Галимов и др., 1995; Кодина, 1994).

ИФХ ОВ, полученные по вертикальному профилю осадка, отобранного на станции 5602-2, представлены на рис. 7. Вид ИФХ изменяется в зависимости от глубины пробоотбора из колонки осадка. Уже в интервале пробоотбора 35–37 см вся ИФХ ОВ смещается в область с пониженным содержанием тяжелого изотопа 13С, и δ13С(Г) становится меньше δ13С(ГБ). В более глубоких слоях керна вид ИФХ ОВ изменяется еще сильнее, особенно в зоне сульфат-редукции. Так, ИФХ ОВ, находящегося в слое керна на глубине отбора 44–46 см вблизи зоны сульфат-редукции, сильно отличается от ИФХ ОВ в предыдущем слое (35–37 см) и от ИФХ ОВ следующего слоя керна (57–59 см), находящегося в зоне сульфат-редукции. Структура керна в интервале 77–81 см является неоднородной, с косым волнистым переслаиванием тонких слойков более светлого тона на более темном фоне. Поэтому ИФХ ОВ, находящегося в этом слое керна (79–81 см), имеет измененную форму и необычный изотопный состав ГБ и Б. Также ИФХ ОВ имеют искаженный вид для более глубоких слоев керна (155–157 см, 159–161 см, 170–172 см), так как керн в этих слоях имеет неоднородную и волнистую структуру.

 

Рис. 7. Вид изотопно-фракционных характеристик ОВ на различных глубинах (а – интервал 10–59 см, б – 77–137 см, в – 150–195 см) осадка, отобранного на станции 5602-2.

 

Интересен тот факт, что ИФХ ОВ горизонта 35–37 см (рис. 7а) подобна ИФХ гидротермально преобразованной микробиологической биоты (350˚С, 24 ч) и конденсатной Богачевской нефти на Камчатке, имеющей бактериальное происхождение (Галимов и др., 2015). Но наибольшей схожестью ИФХ ОВ горизонта 35–37 см имеет с ИФХ нефтепроявления из кальдеры вулкана Узон (Камчатка), подверженного гидротермолизу в среде аргона (350˚С, 72 ч) (Федулов и др., 2017). При этом соблюдается соотношение δ13С(Б)<δ13С(ГБ). При увеличении расстояния от поверхности осадка изотопный состав этих фракций выравнивается δ13С(Б) ≈ δ13С(ГБ) (рис. 7б). Это является признаком ОВ более продвинутого в геохимической эволюции (Кодина и др., 1995). Для более глубоких горизонтов осадка происходит изотопная инверсия для бензольной и гексан-бензольной фракций ОВ δ13С(ГБ)<δ13С(Б) (рис. 7в). Близкие по форме ИФХ были получены (Галимов и др., 1995) для ОВ осадков из верхнего горизонта 9–242 см впадины Кебрит Красного моря. В отличие от ОВ арктического морского осадка для ОВ осадков из впадины Кебрит получено другое изотопное соотношение между гексановой и гексан-бензольной фракциями δ13С(Г)<δ13С(ГБ). Вероятнее всего, ОВ на расстоянии более 77 см от поверхности арктического осадка было подвергнуто микробиологической атаке, что привело к изменению изотопного состава углерода Г и к возрастанию концентрации тяжелого изотопа 13С. Абсолютно другое распределение изотопов углерода по фракциям битумоидов осадков (нижний горизонт 292–300 см) было получено для голоценовых илов Черного моря (Кодина, Богачева, 1991), диатомных илов Калифорнийского залива (горизонт 10–70 м), кремнистых пород восточного Сахалина и глинисто-карбонатных илов в восточной части Средиземного моря (горизонт 38–134 см) (Кодина, 1994). По мере преобразования ОВ с увеличением глубины пробоотбора разность изотопного состава двух фракций (Б и ГБ) постепенно уменьшалась, и форма ИФХ ОВ приближалась к линейной (Кодина, 1994).

ВЫВОДЫ

Таким образом, в работе было показано, что при удалении от дельты р. Индигирки и уменьшении вклада терригенного ОВ в донном осадке происходит незначительное увеличение величины δ13С углекислого газа, содержания углеводородных газов и СО2 в поверхностном слое морского осадка. Доминирующее влияние на характер органического вещества на практически всей изу-ченной акватории Восточно-Сибирского моря оказывает пресноводный комплекс, выносимый р. Индигиркой и другими реками. Обнаружено увеличение концентрации СО2 и углеводородных газов с увеличением глубины осадка, особенно в зоне сульфат-редукции. Впервые было показано, что в результате диагенеза ОВ происходит закономерное изменение вида ИФХ. Были получены ИФХ ОВ для слабо преобразованного ОВ, ИФХ для ОВ, находящегося в зоне сульфат-редукции, и ИФХ для сильно преобразованного ОВ. Было замечено, что ИФХ ОВ морских осадков на отдельных горизонтах подобны ИФХ ОВ для образцов Камчатского региона. Для низких горизонтов осадка (ниже 77 см от поверхности) ОВ значительно продвинуто по пути геохимической эволюции по сравнению с незрелыми осадками верхних горизонтов.

×

About the authors

V. S. Sevastyanov

Vernadsky institute of geochemistry and analytical chemistry, RAS

Author for correspondence.
Email: vsev@geokhi.ru
Russian Federation, Moscow, Kosygina st., 19

V. S. Fedulov

Vernadsky institute of geochemistry and analytical chemistry, RAS

Email: vsev@geokhi.ru
Russian Federation, Moscow, Kosygina st., 19

V. Yu. Fedulova

Vernadsky institute of geochemistry and analytical chemistry, RAS

Email: vsev@geokhi.ru
Russian Federation, Moscow, Kosygina st., 19

O. V. Kuznetsova

Vernadsky institute of geochemistry and analytical chemistry, RAS

Email: vsev@geokhi.ru
Russian Federation, Moscow, Kosygina st., 19

N. V. Dushenko

Vernadsky institute of geochemistry and analytical chemistry, RAS

Email: vsev@geokhi.ru
Russian Federation, Moscow, Kosygina st., 19

S. G. Naimushin

Vernadsky institute of geochemistry and analytical chemistry, RAS

Email: vsev@geokhi.ru
Russian Federation, Moscow, Kosygina st., 19

A. V. Stennikov

Vernadsky institute of geochemistry and analytical chemistry, RAS

Email: vsev@geokhi.ru
Russian Federation, Moscow, Kosygina st., 19

A. P. Krivenko

Vernadsky institute of geochemistry and analytical chemistry, RAS

Email: vsev@geokhi.ru
Russian Federation, Moscow, Kosygina st., 19

References

  1. Богоявленский В.И., Полякова И.Д. (2012) Перспективы нефтегазоносности больших глубин Южно-Карского региона. Арктика: экология и экономика 3(7), 92–103.
  2. Ветров А.А., Семилетов И.П., Дударев О.В., Пересыпкин В.И., Чаркин А.Н. (2008) Исследование состава игенезиса органического вещества донных осадков Восточно-Сибирского моря. Геохимия (2), 183–195.
  3. Vetrov A.A., Peresypkin V.I., Semiletov I.P., Dudarev O.V., Charkin A.N. (2008) Composition and genesis of the organic matter in the bottom sediments of the East Siberian sea. Geochem. Int. 46(2), 156–167.
  4. Галимов Э.М. (1973) Изотопы углерода в нефтегазовой геологии. М.: Недра, 384 с.
  5. Галимов Э.М. (1995) Метанообразование в морских осадках в зоне сульфатредукции. ДАН 342(2), 219–221.
  6. Галимов Э.М. (1996) Молекулярный водород в морских осадках. ДАН 347(3), 374–377.
  7. Галимов Э.М., Кодина Л.А, Богачева М.П., Власова Л.Н. (1995) Природа органического вещества гидротермальных сульфидных руд и осадков впадины Кебрит в Красном море. Геохимия (3), 1178–1190.
  8. Галимов Э.М., Кодина Л.А. (1982) Исследование органического вещества и газов в донных толщах дна Мирового океана. М.: Наука, 228 с.
  9. Галимов Э.М., Кодина Л.А., Степанец О.В., Коробейник Г.С. (2006) Биогеохимия Российской Арктики. Карское море. Результаты исследований по проекту SIRRO 1995-2003 годы. Геохимия (11), 1139–1191.
  10. Galimov E.M., Kodina L.A., Stepanets O.V., Korobeinik G.S. (2006) Biogeochemistry of the Russian Arctic. Kara sea: research results under the SIRRO project, 1995-2003. Geochem. Int. 44(11), 1053–1104.
  11. Галимов Э.М., Немченко-Ровенская А.С., Немченко Т.Н., Коробеник Г.С. (2013) Геолого-геохимические предпосылки нефтегазоносности Дальневосточного сектора российской Арктики. Недропользование 21 век. 41(4), 12–14.
  12. Галимов Э.М., Севастьянов В.С., Карпов Г.А., Камалеева А.И., Кузнецова О.В., Коноплева И.В., Власова Л.Н. (2015) Углеводороды из вулканического района. Нефтепроявления в кальдере вулкана Узон на Камчатке.Геохимия (12), 1059–1068.
  13. Galimov E.M., Sevast’yanov V.S., Kamaleeva A.I., Kuznetsova O.V., Konopleva I.V., Vlasova L.N., Karpov G.A. (2015)Hydrocarbons from a Volcanic Area. Oil Seeps in the Uzon Caldera, Kamchatka. Geochem. Int. 53(12), 1019–1027.
  14. Галимов Э.М., Фрик М.Г. (1985) Изотопный метод диагностики нефтематеринских отложений. Геохимия (10), 1474–1484.
  15. Гресов А.И., Шахова Н.Е., Сергиенко В.И., Яцук А.В., Семилетов И.П. (2016) Изотопно-геохимические показатели углеводородных газов донных осадков шельфа Восточно-Сибирского моря. ДАН 469(6), 711–713.
  16. Дмитриевский А.Н., Еремин Н.А., Шабалин Н.А. (2018) Арктический потенциал. Нефть России (5), 9–13.
  17. Каминский В.Д., Супруненко О.И., Суслова В.В. (2011) Континентальный шельф Российской Арктики: состояние изучения и освоения нефтегазовых ресурсов. Геология и геофизика 52(8), 977–985.
  18. Кодина Л.А. (1994) О распределении изотопов углерода между фракциями битумоида в современных морских осадках. Геохимия (3), 433–440.
  19. Кодина Л.А., Богачева М.П. (1991) Изотопно геохимическое исследование органического вещества голоценовых осадков Черного моря в связи с вопросом о природе сапропеля. Геохимия (9), 1284–1295.
  20. Никаноров А.М., Смирнов М.П., Клименко О.А. (2010) Многолетние тенденции общего и антропогенного выноса органических и биогенных веществ реками России в арктические и тихоокеанские моря. Водные ресурсы37(3), 318–328.
  21. Полякова И.Д., Богоявленский В.И., Данилина А.Н. (2013) Характеристика нефтегазоматеринских толщ Арктики, палеогеографические и геодинамические аспекты их образования. Арктика: экология и экономика 1(9), 46–59.
  22. Романкевич Е.А., Ветров А.А. (2001) Цикл углерода в арктических морях России. М.: Наука, 302 с.
  23. Федулов В.С., Севастьянов В.С., Бычков А.Ю. (2017) Влияние гидротермолиза на распределение изотопов углерода и водорода по фракциям органического вещества. Новые идеи в геологии нефти и газа – 2017 (Под. ред. Ступаковой А.В.). М.: Издательство «Перо», 364–369.
  24. Фрид А.М., Банникова Л.А. (1990) Влияние термического и окислительного воздействия на изотопный состав углерода фракций органического вещества (по экспериментальным данным). Геохимия (6), 771–782.
  25. Шакиров Р.Б., Сорочинская А.В., Обжиров А.И. (2013) Газохимические аномалии в осадках Восточно-Сибирского моря. Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле, 21(1), 98–110.
  26. Шахова Н.Е., Сергиенко В.И., Семилетов И.П. (2009) Вклад Восточно-Сибирского шельфа в современный цикл метана. Вестник Российской Академии Наук 79(6), 507–518.
  27. Clayer F., Moritz A., Gelinas Y., Tessier A., Gobeil C. (2018) Modeling the carbon isotope signatures of methane and dissolved inorganic carbon to unravel mineralization pathways in borel lake sediments. Geochim. Cosmochim Acta 229, 36–52.
  28. Emery K.J., Hoggan D. (1958) Gases in marine sediments. Am. Assoc. Pet. Geol. Bull. 42, 2174–2188.
  29. Hunt J.M. (1974) Hydrocarbon geochemistry of Black Sea. In the Black Sea-Geology, Chemistry and Biology, Am. Assoc. Pet. Geol. Mem. 20, 499–504.
  30. Kravchishina M,D., Lein A.Yu., Savvichev A.S., Reykhard L.E., Dara O.M., Flint M.V. (2017) Authigenic Mg-Calcite at a cold methane seep site in the Laptev Sea. Oceanology 57(1), 174–191.
  31. Kvenvolden K.A., Redden G.D. (1980) Hydrocarbon gas in sediment from the shelf slope, and basin of the Bering sea.Geochim. Cosmochim. Acta 44(8), 1145–1150.
  32. Martens C.S., Berner R.A. (1974) Methane production in the interstitial waters of sulfate-depleted marine sediments.Science 185, 1167–1169.
  33. Nisbet E.G., Dlugokensky E.J., Bousquet P. (2014) Methane on the rise - again. Science 343, 493–495.
  34. Samarkin V.A. (1998) Methane biogeochemistry in the Ob and Yenisei estuaries and the Kara Sea. Berichte Polarforschung 266, 64–66.
  35. Shindell D.T., Faluvegi G., Koch D.M., Schmidt G.A., Unger N, Bauer S.E. (2009) Improved attribution of climate forcing to emissions. Science 326, 716–718.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. Fig. 1. Scheme of the route and the position of sampling stations in the section p. Indigirka - the border of the permanent ice

Download (249KB)
2. Fig. 2. Changes in the concentration of CO2, CH4 (a) and δ13С (CO2) (b) in the surface layer of marine sediment in the section p. Indigirka - the border of the permanent ice.

Download (141KB)
3. Fig. 3. Sampling of gases and organic substances from the core sampled at station 5602-2.

Download (409KB)
4. Fig. 4. Histogram of the content of OM fractions at different depths of the sea sediment selected at station 5602-2.

Download (101KB)
5. Fig. 5. Dependence of δ13С (ОВ) on the depth of the sea sediment selected at station 5602-2.

Download (86KB)
6. Fig. 6. Changes in the concentration of CO2, CH4 (a), δ13С (CO2) (b) and the concentration of hydrocarbon gases (c) depending on the depth of marine sediment selected at station 5602-2 (the sulfate reduction zone is shown in gray).

Download (319KB)
7. Fig. 7. Type of isotope-fractional characteristics of the organic matter at different depths (a - interval of 10–59 cm, b - 77–137 cm, c - 150–195 cm) of sediment selected at station 5602-2.

Download (219KB)

Copyright (c) 2019 Russian Academy of Sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies