Распределение углеводородов-биомаркеров по глубине морских осадков в области линейной депрессии Западно-Карской ступени

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Важную информацию об осадочном органическом веществе (ОВ) представляют исследования молекулярного и углеводородного состава в морских донных отложениях. В данной работе было изучено распределение углеводородов и молекулярных маркеров по глубине осадочного чехла в области линейной депрессии Западно-Карской ступени. Для этого в ходе 89-го рейса НИС “Академик Мстислав Келдыш” были отобраны две колонки осадков: на станции 7444 и на фоновой станции 7441. Методом ГХ–МС анализа было измерено распределение н-алканов и установлены особенности изменения биомаркерных индексов по глубине осадка. Было показано, что высшая наземная растительность вносила доминирующий вклад в осадочное ОВ морских осадков на станциях 7444 и 7441. ОВ имело низкую зрелость, что показывают значения отношения Ts/(Ts+Tm). Согласно значениям индексов Г31–S/Г31–(S+R) и NAR, в исследуемом районе наблюдался небольшой постоянный привнос нефтяных углеводородов, при этом на фоновой станции 7441 он меньше. По характеру изменения индексов CPI25–33, TAR и NAR было предположено присутствие нефтяных углеводородов антропогенного происхождения в приповерхностных слоях 0–15 см осадка на фоновой станции 7441.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. С. Севастьянов

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН

Email: fedulov.vs@yandex.ru
Россия, ул. Косыгина, 19, Москва, 119991

В. С. Федулов

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: fedulov.vs@yandex.ru
Россия, ул. Косыгина, 19, Москва, 119991

В. Ю. Федулова

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН

Email: fedulov.vs@yandex.ru
Россия, ул. Косыгина, 19, Москва, 119991

Р. Х. Дженлода

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН

Email: fedulov.vs@yandex.ru
Россия, ул. Косыгина, 19, Москва, 119991

Н. В. Душенко

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН

Email: fedulov.vs@yandex.ru
Россия, ул. Косыгина, 19, Москва, 119991

С. А. Воропаев

Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН

Email: fedulov.vs@yandex.ru
Россия, ул. Косыгина, 19, Москва, 119991

Список литературы

  1. Баранов Б.В., Амбросимов А.К., Мороз Е.А., Мутовкин А.Д., Сухих Е.А., Дозорова К.А. (2023). Позднечетвертичные контуритовые дрифты на шельфе Карского моря. ДАН. Науки о Земле. 511(2), 102–108.
  2. Галимов Э.М., Фрик М.Г. (1985). Изотопный метод диагностики нефтематеринских отложений. Геохимия. (10), 1474–1484.
  3. 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 гг. Геохимия. (11), 1139–1191.
  4. Galimov E.M., Kodina L.A., Stepanets O.V., Korobeinik G.S. (2006) Biogeo-chemistry of the Russian Arctic. Kara Sea: Research results under the SIRRO project, 1995–2003. Geochem. Int. 44(11), 1053–1104. https://doi.org/10.1134/S0016702906110012
  5. Гринько А.А., Гончаров И.В., Шахова Н.Е., Густафссон О., Обласов Н.В., Романкевич Е.А., Зарубин А.Г., Кашапов Р.С., Гершелис Е.В., Дударев О.В., Мазуров А.К., Семилетов И.П., Черных Д.В. (2020) Характерные особенности молекулярного состава органического вещества осадков моря Лаптевых в районах аномального выброса метана. Геология и геофизика. 61(4), 560–585.
  6. Петрова В.И., Батова Г.И., Куршева А.В., Литвиненко И.В. (2010) Геохимия органического вещества донных отложений центрально-арктических поднятий Северного Ледовитого океана. Геология и геофизика. 51(1), 113–125.
  7. Семенюк А.И. (2022). Актуальные проблемы добычи углеводородов на арктическом континентальном шельфе. Океанский менеджмент. 2(16), 27–30
  8. Aboul-Kassim T.A.T., Simoneit B.R.T. (1996). Lipid geochemistry of surficial sediments from the coastal environment of Egypt I. Aliphatic hydrocarbons – characterization and sources. Mar. Chem. 54(1–2), 135–158. https://doi.org/10.1016/0304-4203(95)00098-4
  9. Bai Y., Sicre M.-A., Ren J., Klein V., Jin H., Chen J. (2024) Latitudinal distribution of biomarkers across the western Arctic Ocean and the Bering Sea: an approach to assess sympagic and pelagic algal production. Biogeosciences. 21(3), 689–709. https://doi.org/10.5194/bg-21-689-2024
  10. Blumenberg M., Lutz R., Schlomer S., Krüger M., Scheeder G., Berglar K., Heyde I., Weniger P. (2016) Hydrocarbons from near-surface sediments of the Barents Sea north of Svalbard – Indication of subsurface hydrocarbon generation? Mar. Pet. Geol. 76, 432–443. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2016.05.031
  11. Boucsein B., Knies J., Stein R. (2002) Organic matter deposition along the Kara and Laptev Seas continental margin (eastern Arctic Ocean) during last deglaciation and Holocene: evidence from organic-geochemical and petrographical data. Mar. Geol. 183(1–4), 67–87. https://doi.org/10.1016/S0025-3227(01)00249-3
  12. Bourbonniere R.A., Meyers P.A. (1996). Sedimentary geolipid records of historical changes in the watersheds and productivities of Lakes Ontario and Erie. Limnol. Oceanogr. 41(2), 352–359 https://doi.org/10.4319/lo.1996.41.2.0352
  13. Brune A., Frenzel P., Cypionka H (2000). Life at the oxic–anoxic interface: microbial activities and adaptations. FEMS Microbiol. Rev. 24(5), 691–710. https://doi.org/10.1016/s0168-6445(00)00054-1
  14. Dong L., Polyak L., Xiao X., Brachfeld S., Liu Y., Shi X., Fang X., Bai Y., Zhu A., Li C., Zhao S., Wu D., Wang C. (2022). A Eurasian Basin sedimentary record of glacial impact on the central Arctic Ocean during MIS1–4. Global Planet. Change. 219, Art.: 103993. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2022.103993
  15. Gao Y., Tan J., Xia J., Wang Y.-P., Wang S., Han Y., He J., Song Z. (2021). Characteristics of organic matter and biomarkers in core sediments from the offshore area of Leizhou Peninsula, South China Sea. Front. Earth Sci. 9, Art.: 647062. https://doi.org/10.3389/feart.2021.647062
  16. Gebhardt A.C., Gaye-Haake B., Unger D., Lahajnar N., Ittekkot V. (2004) Recent particulate organic carbon and total suspended matter fluxes from the Ob and Yenisei Rivers into the Kara Sea (Siberia). Mar. Geol. 207(1–4), 225–245. https://doi.org/10.1016/j.margeo.2004.03.010
  17. Glukhovets D.I., Goldin Y.A. (2020). Surface desalinated layer distribution in the Kara Sea determined by shipboard and satellite data. Oceanologia. 62(3), 364–373. https://doi.org/10.1016/j.oceano.2020.04.002
  18. Goñi M.A., Yunker M.B., Macdonald R.W., Eglinton T.I. (2000) Distribution and sources of organic biomarkers in arctic sediments from the Mackenzie River and Beaufort Shelf. Mar. Chem. 71(1–2), 23–51. https://doi.org/10.1016/S0304-4203(00)00037-2
  19. González-Vila F.J., Polvillo O., Boski T., Moura D., de Andrés, J.R. (2003). Biomarker patterns in a time-resolved holocene/terminal Pleistocene sedimentary sequence from the Guadiana river estuarine area (SW Portugal/ Spain border). Org. Geochem. 34(12), 1601–1613. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2003.08.006
  20. Hedges J.I., Keil R.G. (1995). Sedimentary organic matter preservation: an assessment and speculative synthesis. Mar. Chem. 49(2–3), 81–115. https://doi.org/10.1016/0304-4203(95)00008-F
  21. Horner T., Stein R., Fahl K., Birgel D. (2016) Post-glacial variability of sea ice cover, river run-off and biological production in the western Laptev Sea (Arctic Ocean) – A high resolution biomarker study. Quat. Sci. Rev. 143, 133–149. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2016.04.011
  22. Jeng W.-L., Lin S., Kao S.-J. (2003) Distribution of terrigenous lipids in marine sediments off northeastern Taiwan. Deep Sea Res., Part II. 50(6–7), 1179–1201. https://doi.org/10.1016/S0967-0645(03)00017-1
  23. Knoll A.H., Summons R.E., Waldbauer J.R., Zumberge J.E. (2007) The geological succession of primary producers in the oceans. In Evolution of Primary Producers in the Sea (Eds. Falkowski P.G., Knoll A.H.). Elsevier, 133–163. https://doi.org/10.1016/B978-012370518-1/50009-6
  24. Kolling H.M., Stein R., Fahl K., Sadatzki H., de Vernal A., Xiao X. (2020). Biomarker distributions in (sub)‐Arctic surface sediments and their potential for sea ice reconstructions. Geochem., Geophys., Geosyst. 21(10), Art.: e2019GC008629. https://doi.org/10.1029/2019GC008629
  25. Krajewska M., Lubecki L., Szymczak-Zyła M. (2023) Sources of sedimentary organic matter in Arctic fjords: Evidence from lipid molecular markers. Cont. Shelf Res. 264, Art.: 105053. https://doi.org/10.1016/j.csr.2023.105053
  26. Li Y., Pang L., Wang Z., Meng Q., Guan P., Xu X., Fang Y., Lu H., Ye J., Xie W. (2022). Geochemical characteristics and significance of organic matter in hydrate-bearing sediments from Shenhu area, South China Sea. Molecules. 27(8), Art.: 2533. https://doi.org/10.3390/molecules27082533
  27. Macías-Zamora J.V. (1996) Distribution of hydrocarbons in recent marine sediments off the coast of Baja California. Environ. Pollut. (Oxford, U.K.). 92(1), 45–53. https://doi.org/10.1016/0269-7491(95)00086-0
  28. Meredith W., Snape C.E., Carr A.D., Nytoft H.P., Love G.D. (2008) The occurrence of unusual hopenes in hydropyrolysates generated from severely biodegraded oil seep asphaltenes. Org. Geochem. 39(8), 1243–1248. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2008
  29. Meyers P.A. (2003). Applications of organic geochemistry to paleolimnological reconstructions: a summary of examples from the Laurentian Great Lakes. Org. Geochem. 34(2), 261–289. https://doi.org/10.1016/s0146-6380(02)00168-7
  30. Meyers P.A., Ishiwatari R. (1993). Lacustrine organic geochemistry – an overview of indicators of organic matter sources and diagenesis in lake sediments. Org. Geochem. 20(7), 867–900. https://doi.org/10.1016/0146-6380(93)90100-P
  31. Mille G., Asia L., Guiliano M., Malleret L., Doumenq P. (2007) Hydrocarbons in coastal sediments from the Mediterranean Sea (Gulf of Fos area, France). Mar. Pollut. Bull. 54(5), 566–575. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2006.12.009
  32. Moldowan J.M., Sundararaman P., Schoell M. (1986) Sensitivity of biomarker properties to depositional environment and/or source input in the Lower Toarcian of SW-Germany. Org. Geochem. 10(4–6), 915–926. https://doi.org/10.1016/S0146-6380(86)80029-8
  33. Morgunova I.P., Petrova V.I., Litvinenko I.V., Kursheva A.V., Batova G.., Renaud P.E., Granovitch A.I. (2019). Hydrocarbon molecular markers in the Holocene bottom sediments of the Barents Sea as indicators of natural and anthropogenic impacts. Mar. Pollut. Bull. 149, Art.: 110587. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2019.110587
  34. Nabbefeld B., Grice K., Schimmelmann A., Summons R.E., Troitzsch U., Twitchett R.J. (2010) A comparison of thermal maturity parameters between freely extracted hydrocarbons (Bitumen I) and a second extract (Bitumen II) from within the kerogen matrix of Permian and Triassic sedimentary rocks. Org. Geochem. 41(2), 78–87. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2009.08.004
  35. Nemirovskaya I.A., Khramtsova A.V. (2022). Anthropogenic and natural hydrocarbons in water and sediments of the Kara Sea. Mar. Pollut. Bull. 185, Art.: 114229. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2022.114229
  36. Ogbesejana A.B., Liu B., Gao S., Akinyemi S.A., Bello O.M., Song Y. (2023). Applying biomarkers as paleoenvironmental indicators to reveal the organic matter enrichment of shale during deep energy exploration: a review. RSC Adv. 13(36), 25635–25659. https://doi.org/10.1039/d3ra04435a
  37. Peters K.E., Walters C.C., Moldowan J.M. (2005). The biomarker guide II. Biomarkers and isotopes in petroleum systems and earth history, 2nd ed., Vol 2. Cambridge: Cambridge University Press, 701 p.
  38. Seifert W.K., Moldowan J.M. (1980). The effect of thermal stress on sourcerock quality as measured by hopane stereochemistry. Phys. Chem. Earth. 12, 229–237. https://doi.org/10.1016/0079-1946(79)90107-1
  39. Silliman J.E., Schelske C.L. (2003). Saturated hydrocarbons in the sediments of lake apopka, Florida. Org. Geochem. 34(2), 253–260. https://doi.org/10.1016/s0146-6380(02)00169-9
  40. Tesi T., Miserocchi S., Goñi M.A., Langone L., Boldrin A., Turchetto M. (2007). Organic matter origin and distribution in suspended particulate materials and surficial sediments from the western Adriatic Sea (Italy). Estuarine, Coastal Shelf Sci. 73(3–4), 431–446. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2007.02.008
  41. Venkatesan M.I., Kaplan I.R. (1982). Distribution and transport of hydrocarbons in surface sediments of the alaskan outer continental shelf. Geochim. Cosmochim. Acta. 46(11), 2135–2149. https://doi.org/10.1016/0016-7037(82)90190-9
  42. Wenger L.M., Davis C.L., Isaksen G.H. (2002). Multiple controls on petroleum biodegradation and impact on oil quality. SPE Reserv. Eval. Eng. 5(5), 375–383. https://doi.org/10.2118/80168-pa
  43. Xiao X., Fahl K., Stein R. (2013). Biomarker distributions in surface sediments from the Kara and Laptev seas (Arctic Ocean): indicators for organic-carbon sources and sea-ice coverage. Quat. Sci. Rev. 79, 40–52. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2012.11.028
  44. Xu L., Wang J. (2022). Distribution characteristics of long-chain branched alkanes with quaternary carbon atoms in the carboniferous shales of the Wuwei Basin, China. Front. Earth Sci. 9, Art.: 819732. https://doi.org/10.3389/feart.2021.819732
  45. Yunker M.B., Macdonald R.W., Veltkamp D.J., Cretney W.J. (1995) Terrestrial and marine biomarkers in a seasonally ice-covered Arctic estuary – integration of multivariate and biomarker approaches. Mar. Chem. 49(1), 1–50. https://doi.org/10.1016/0304-4203(94)00057-K
  46. Yunker M.B., Macdonald R.W., Snowdon L.R., Fowler B.R. (2011) Alkane and PAH biomarkers as tracers of terrigenous organic carbon in Arctic Ocean sediments. Org. Geochem. 42(9), 1109–1146. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2011.06.007
  47. Zaghden H., Tedetti M., Sayadi S., Serbaji M.M., Elleuch B., Saliot A. (2017). Origin and distribution of hydrocarbons and organic matter in the surficial sediments of the Sfax-Kerkennah channel (Tunisia, Southern Mediterranean Sea). Mar. Pollut. Bull. 117(1–2), 414–428. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2017.02.007
  48. Zegouagh Y., Derenne S., Largeau C., Saliot A. (1996) Organic matter sources and early diagenetic alterations in Arctic surface sediments (Lena River delta and Laptev Sea, Eastern Siberia)-I. Analysis of the carboxylic acids released via sequential treatments. Org. Geochem. 24(8–9), 841–857. https://doi.org/10.1016/S0146-6380(96)00075-7

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Карта расположения станций пробоотбора морских осадков 89-го рейса НИС “Академик Мстислав Келдыш” в 2022 г.

Скачать (929KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Среднее вертикальное распределение н-алканов в гексановой фракции ОВ морских осадков.

Скачать (734KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Типичная масс-фрагментограмма терпанового ряда (m/z 191) в ОВ морского осадка (на примере горизонта 545–549 см станции 7444).

Скачать (988KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Типичная масс-фрагментограмма стеранового ряда (m/z 217) в ОВ морского осадка (на примере горизонта 545–549 см станции 7444).

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Вертикальный профиль биомаркерных индексов, имеющих общий характер в распределении по глубине.

Скачать (1MB)
Метаданные
7. Рис. 6. Вертикальный профиль биомаркерных индексов, имеющих различный характер в распределении по глубине.

Скачать (2MB)
Метаданные
8. Рис. 7. График зависимости Pr/н-С17 от Ph/н-С18 для определения фациальных условий седиментогенеза и окислительно-восстановительных условий раннего диагенеза ОВ.

Скачать (1MB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025