Lithogeochemistry of silty-pelitic bottom sediments of the south-western Kara Sea

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The lithogeochemical characteristics of pelitic and silty-pelitic bottom sediments from a number of areas in the south-western Kara Sea (Baydaratskaya Bay, Pukhuchanskaya Depression, West Kara Step and Novaya Zemlya Depression), samples of which were taken on the 89th cruise of the R/V “Akademik Mstislav Keldysh” (September 2022). It has been established that the silts contain a significant proportion of the lithogenic component. This is in good agreement with the localization of silt data points on various discriminant diagrams near the reference points of average Paleozoic greywackes and PAAS. The sources of such a component could be either a thin-grained particulated matter of the Ob River, or sedimentary rocks and loose formations of Yamal and Yugra Peninsulars, Vaigach, and Novaya Zemlya. Taking into account the information about the presence in the upper layer of bottom sediments of the south-western Kara Sea of a noticeable amount of fragments of the basic igneous rocks of Novaya Zemlya, the contribution of their erosion products to the composition of the silts could be quite noticeable, but the parameters of the REE spectra in the silts normalized to chondrite are not consistent with such assumption.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. V. Maslov

Geological Institute RAS

Author for correspondence.
Email: amas2004@mail.ru
Russian Federation, Pyzhevsky lane, 7, bld. 1, Moscow, 119017

D. P. Starodymova

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Email: d.smokie@gmail.com
Russian Federation, Nakhimovsky prosp., 36, Moscow, 117997

I. A. Migdisova

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Email: d.smokie@gmail.com
Russian Federation, Nakhimovsky prosp., 36, Moscow, 117997

N. V. Kozina

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Email: d.smokie@gmail.com
Russian Federation, Nakhimovsky prosp., 36, Moscow, 117997

E. A. Novichkova

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Email: d.smokie@gmail.com
Russian Federation, Nakhimovsky prosp., 36, Moscow, 117997

T. N. Alekseeva

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Email: d.smokie@gmail.com
Russian Federation, Nakhimovsky prosp., 36, Moscow, 117997

V. P. Shevchenko

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Email: d.smokie@gmail.com
Russian Federation, Nakhimovsky prosp., 36, Moscow, 117997

References

  1. Анохин В.М., Бадюков Дан.Д., Бадюков Дм.Д. и др. Новая Земля. М.: Европейские издания–Paulsen, 2009. 410 с.
  2. Асадулин Эн.Э., Мирошников А.Ю. Распределение разнородных терригенных донных осадков в западной части Карского моря по геохимическим признакам // Вестник МГУ. Сер. 5: География. 2016. № 3. С. 98–105.
  3. Асадулин Эн.Э., Мирошников А.Ю., Величкин В.И. Геохимическая специализация донных осадков в зонах смешения вод Оби и Енисея с водами Карского моря // Геохимия. 2013. № 12. С. 1116–1129.
  4. Асадулин Эн.Э., Мирошников А.Ю., Усачева А.А., Величкин В.И. Геохимическое распознавание терригенного материала из Оби и Енисея в донных отложениях восточной части Карского моря // Докл. АН. 2015. Т. 461. № 2. С. 207–209.
  5. Баранов Б.В., Флинт М.В., Римский-Корсаков Н.А. и др. Осадочные волны и реконструкция придонных течений в Новоземельской впадине Карского моря // Докл. АН. Науки о Земле. 2021. Т. 498. № 1. С. 91–95.
  6. Безруков П.Л., Лисицын А.П. Классификация осадков современных морских водоемов // Геологические исследования в Дальневосточных морях. М.: Изд-во АН СССР, 1960. С. 3–14.
  7. Беляев Н.А., Пересыпкин В.И., Поняев М.С. Органический углерод воды, взвеси и верхнего слоя донных осадков западной части Карского моря // Океанология. 2010. Т. 50. № 5. С. 748–757.
  8. Беляев Н.А., Поняев М.С., Кирютин А.М. Органический углерод воды, взвеси и верхнего слоя донных осадков центральной части Карского моря // Океанология. 2015. Т. 55. № 4. С. 563–576.
  9. Бирюков В.Ю., Ермолов А.А., Огородов С.А. Рельеф дна Байдарацкой губы Карского моря // Вестник Московского университета. Сер. 5. География. 2008. № 3. С. 80–84.
  10. Бычкова Я.В., Стародымова Д.П., Шайхутдинова К.В. и др. Особенности химической подготовки проб донных отложений для мультиэлементного анализа методом ИСП-МС // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. 2020. № 4. С. 45–54.
  11. Васильев А.А., Стрелецкая И.Д., Черкашев Г.А., Ванштейн Б.Г. Динамика берегов Карского моря // Криосфера земли. 2006. Т. 10. № 2. С. 56–57.
  12. Галимов Э.М., Кодина Л.А., Степанец О.В., Коробейник Г.С. Биогеохимия Российской Арктики. Карское море. Результаты исследований по проекту SIRRO 1995–2003 годы // Геохимия. 2006. № 11. С. 1139–1191.
  13. Геология и полезные ископаемые России. Т. 5. Арктические и дальневосточные моря. Кн. 1. Арктические моря. СПб.: ВСЕГЕИ, 2004. 468 с.
  14. Гордеев В.В. Геохимия системы река–море. М.: ИП Матушкина И.И., 2012. 452 с.
  15. Гурвич Е.Г., Исаева А.Б., Демина Л.В. и др. Химический состав донных осадков Карского моря и эстуариев Оби и Енисея // Океанология. 1994. Т. 34. № 5. С. 766–775.
  16. Гуревич В.И. Современный седиментогенез и геоэкология Западно-Арктического шельфа Евразии. М.: Научный мир, 2002. 135 с.
  17. Демина Л.Л., Гордеев В.В., Галкин С.В. и др. Биогеохимия некоторых тяжелых металлов и металлоидов на разрезе эстуарий реки Обь–Карское море // Океанология. 2010. Т. 50. № 5. С. 771–784.
  18. Добровольский А.Д., Залогин Б.С. Моря СССР. М.: Мысль, 1982. 92 с.
  19. Кораго Е.А., Евдокимов А.Н., Столбов Н.М. Позднемезозойский и кайнозойский магматизм северо-запада континентальной окраины Евразии. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2010. 174 с.
  20. Кораго Е.А., Ковалева Г.Н., Щеколдин Р.А. и др. Геологическое строение архипелага Новая Земля (запад Российской Арктики) и особенности тектоники Евразийской Арктики // Геотектоника. 2022. № 2. С. 21–57.
  21. Кораго Е.А., Тимофеева Т.Н. Магматизм Новой Земли (в контексте геологической истории Баренцево-Северокарского региона). СПб.: ВНИИОкеанология, 2005. 225 с.
  22. Кравчишина М.Д., Клювиткин А.А., Новигатский А.Н. и др. 89-й рейс (1-й этап) научно-исследовательского судна “Академик Мстислав Келдыш”: климатический эксперимент во взаимодействии с самолетом-лабораторией Ту-134 “Оптик” в Карском море // Океанология. 2023. Т. 63. № 3. С. 492–495.
  23. Крупская В.В., Мирошников А.Ю., Доржиева О.В. и др. Минеральный состав почв и донных осадков заливов архипелага Новая Земля // Океанология. 2017. Т. 57. № 1. С. 238–245
  24. Левитан М.А., Бурmман М.В., Горбунова З.Н., Гурвич Е.Г. Кварц и полевые шпаты в поверхностном слое донных осадков Карского моря // Литология и полез. ископаемые. 1998. № 2. С. 115–125.
  25. Левитан М.А., Буртман М.В., Демина Л.Л. и др. История голоценовой седиментации в южной части Карского моря // Литология и полез. ископаемые. 2004. № 6. С. 651–666.
  26. Левитан М.А., Лаврушин Ю.А., Штайн Р. Очерки седиментации в Северном Ледовитом океане и морях Субарктики в течение последних 130 тысяч лет. М.: ГЕОС, 2007. 404 с.
  27. Левитан М.А., Тарасов Г.А., Буртман М.В., Кукина Н.А. Минеральный состав поверхностного слоя донных осадков желоба Святой Анны // Океанология. 1999. Т. 39. № 6. С. 903–911.
  28. Лисицын А.П., Петелин В.П. К методике предварительной обработки проб морских осадков в судовых условиях // Труды Института океанологии. 1956. Т. XIX. С. 240–251.
  29. Лисицын А.П., Харин Г.С., Чернышева Е.А. Базальты в грубообломочном материале донных осадков Карского моря // Океанология. 2004. Т. 44. № 4. С. 589–599.
  30. Лукманов Р.А., Русаков В.Ю., Кузьмина Т.Г., Борисов А.П. Морфология дна, фациально-генетические условия седиментации и скорости седиментации на акватории Карского моря // VIII Щукинские чтения: Рельеф и природопользование. Симпозиум им. профессора О.К. Леонтьева: береговая зона, дно мирового океана и деятельность человека. М.: Изд-во Московского университета, 2020. С. 686–689.
  31. Маслов А.В., Клювиткин А.А., Козина Н.В. и др. Минеральный и химический состав поверхностных донных осадков ряда районов Норвежско-Гренландского бассейна // Океанология. 2022а. Т. 62. № 5. С. 795–810.
  32. Маслов А.В., Козина Н.В., Клювиткин А.А. и др. Распределение редкоземельных элементов и систематика 87Sr/86Sr в современных донных осадках Каспийского моря // Докл. АН. 2014а. Т. 459. № 2. С. 203–207.
  33. Маслов А.В., Политова Н.В., Клювиткин А.А. и др. Систематика редкоземельных элементов, Sc, Cr, Zr и Th в поверхностных донных осадках Норвежско-Гренландского бассейна // Докл. АН. Науки о Земле. 2022б. Т. 507. № 2. С. 165–173.
  34. Маслов А.В., Политова Н.В., Шевченко В.П. и др. Систематика Co, Hf, Ce, Cr, Th и редкоземельных элементов в современных донных осадках Баренцева моря // Докл. АН. 2019. Т. 485. № 2. С. 81–86.
  35. Маслов А.В., Шевченко В.П., Подковыров В.Н. и др. Особенности распределения элементов-примесей и редкоземельных элементов в современных донных осадках нижнего течения р. Северной Двины и Белого моря // Литология и полез. ископаемые. 2014б. № 6. С. 463–492.
  36. Мирошников А.Ю., Флинт М.В., Асадулин Э.Э., Комаров В.Б. Радиационно-геохимическая устойчивость донных осадков в эстуариях Оби и Енисея и на прилегающем мелководье Карского моря // Океанология. 2020. Т. 60. № 6. С. 930–944.
  37. Мирошников А.Ю., Флинт М.В., Репкина Т.Ю. и др. Рельеф дна Карского моря и сорбционные свойства осадков как факторы аккумуляции загрязнений // Океанология. 2021. Т. 61. № 5. С. 809–821.
  38. Мусатов Е.Е., Соколов Г.Н. Геоморфология Южно-Карского шельфа // Геоморфология. 1992. № 2. С. 85–91.
  39. Назаров Д.В., Костин Д.А., Шишкин М.А., Файбусович Я.Э. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:1000000. Третье поколение. Западно-Сибирская серия. Карта плиоцен-четвертичных образований. R-42 (п-ов Ямал) / Гл. научный редактор М.А. Шишкин. СПб.: ВСЕГЕИ, 2014.
  40. Острова и архипелаги Карского моря, полуострова Ямал и Таймыр: [Электронное сетевое издание] / Под общей редакцией П.В. Боярского. М.: Институт Наследия, 2022. 646 с.
  41. https://heritage-institute.ru/?books=ostrova-i-arhipelagi-karskogo-morya-poluostrova-yamal-i-tajmyr-monografiya-elektronnoe-setevoe-izdanie-pod-obshhej-redakcziej-p-v-boyarskogo-m-institut-naslediya-2022
  42. Павлидис Ю.А., Ионин А.С., Щербаков Ф.А. и др. Арктический шельф. Позднечетвертичная история как основа прогноза развития. М.: ГЕОС, 1998. 187 с.
  43. Петелин В.П. Новый метод водно-механического анализа морских осадков // Океанология. 1961. Т. 1. Вып. 1. С. 144–148.
  44. Розанов А.Г. Геохимические особенности глубоководных донных отложений Карского моря (Новоземельская впадина, желоб Святой Анны) // Океанология. 2015а. Т. 55. № 4. С. 709–722.
  45. Розанов А.Г. Редокс-система донных отложений западной части Карского моря // Геохимия. 2015б. № 11. С. 1015–1031.
  46. Романович Б.С., Бондарев В.И., Черкесова С.В. и др. Новая Земля и Вайгач // Геология СССР. Т. XXVI. Острова Советской Арктики. Геологическое описание. М.: Недра, 1970. С. 111–195.
  47. Русаков В.Ю., Кузьмина Т.Г., Левитан М.А. и др. Литолого-геохимическая типизация поверхностного слоя донных осадков Карского моря // Океанология. 2017а. Т. 57. № 1. С. 214–226.
  48. Русаков В.Ю., Кузьмина Т.Г., Левитан М.А. и др. Некоторые особенности распределения тяжелых металлов в поверхностном слое донных осадков Карского моря // Геохимия. 2017б. № 12. С. 1088–1099.
  49. Русаков В.Ю., Кузьмина Т.Г., Торопченова Е.С., Жилкина А.В. Механизмы современной седиментации в Карском море по данным литолого-геохимического изучения поверхностного слоя донных осадков // Геохимия. 2018. № 11. С. 1076–1096
  50. Русаков В.Ю., Борисов А.П., Соловьева Г.Ю. Скорости седиментации (по данным изотопного анализа 210Pb и 137Cs) в разных фациально-генетических типах донных осадков карского моря // Геохимия. 2019. Т. 64. № 11. С. 1158–1174.
  51. Савенко В.С. Химический состав взвешенных наносов рек мира. М.: ГЕОС, 2006. 174 с.
  52. Соловов А.П., Матвеев А.А. Геохимические методы поисков рудных месторождений. М.: Изд-во Московского университета, 1985. 232 с.
  53. Усачева А.А., Семенков И.Н., Мирошников А.Ю. и др. Геохимические особенности арктотундровых ландшафтов восточного побережья Новой Земли // Вестник МГУ. Сер. 5: География. 2016. № 6. С. 87–95.
  54. Юдович Я.Э., Кетрис М.П., Рыбина Н.В. Геохимия фосфора. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2020. 512 с.
  55. Bracciali L., Marroni M., Pandolfi L., Rocchi S. Geochemistry and Petrography of Western Tethys Cretaceous Sedimentary Covers (Corsica and Northern Apennines): From Source Areas to Configuration of Margins // Geol. Soc. Am. Spec. Pap. 2007. № 420. P. 73–93.
  56. Condie K.C. Chemical composition and evolution of the upper continental crust: contrasting results from surface samples and shales // Chem. Geol. 1993. V. 104. № 1–4. P. 1–37.
  57. Cox R., Lowe D.R. Controls on sediment composition on a regional scale: a conceptual review // J. Sediment Res. 1995. V. A65. P. 1–12.
  58. Cox R., Lowe D.R., Cullers R.L. The influence of sediment recycling and basement composition on evolution of mudrock chemistry in the southwestern United States // Geochim. Cosmochim. Acta. 1995. V. 59. P. 2919–2940.
  59. Demina L.L., Novichkova E.A., Lisitsyn A.P., Kozina N.V. Geochemical Signatures of Paleoclimate Changes in the Sediment Cores from the Gloria and Snorri Drifts (Northwest Atlantic) over the Holocene-Mid Pleistocene // Geosciences. 2019. V. 9. 432.
  60. Floyd P.A., Leveridge B.E. Tectonic environment of the Devonian Gramscatho basin, south Cornwall: framework mode and geochemical evidence from turbiditic sandstones // J. Geol. Soc. (London). 1987. V. 144. P. 531–542.
  61. McClimans T.A., Johnson D.R., Krosshavn M. et al. Transport processes in the Kara Sea // J. Geoph. Res: Oceans. 2000. V. 105. P. 14121–14139.
  62. Mongelli G., Critelli S., Perri F. et al. Sedimentary recycling, provenance and paleoweathering from chemistry and mineralogy of Mesozoic continental redbed mudrocks, Peloritani Mountains, Southern Italy // Geochem. J. 2006. V. 40. P. 197–209.
  63. Munsell soil-color charts with genuine Munsell® color chips 2009 year revised 2012.
  64. Osadchiev A., Sedakov R., Frey D. et al. Intense zonal freshwater transport in the Eurasian Arctic during ice-covered season revealed by in situ measurements // Scientific Reports. 2023. V. 13. 16508. https://doi.org/10.1038/s41598-023-43524-w
  65. Osadchiev A.A., Asadulin En.E., Miroshnikov A.Yu. et al. Bottom sediments reveal inter-annual variability of interaction between the Ob and Yenisei plumes in the Kara Sea // Scientific Reports. 2019. V. 9. 18642. https://doi.org/10.1038/s41598-019-55242-3
  66. Schoster F., Stein R. Major and minor elements in surface sediments of Оb and Yenisei estuaries and the adjacent Kara Sea // Ber. Polarforsch. 1999. № 300. P. 196–207.
  67. Stein R., Dittmers K., Niessen F., Fahl K. Siberian River run-off and Late Quaternary glaciation in the southern Kara Sea, Arctic Ocean: Preliminary results // Polar Res. 2002. V. 21. P. 315–322.
  68. Taylor S.R., McLennan S.M. The Continental Crust: Its composition and evolution. Oxford: Blackwell, 1985. 312 p.
  69. Turgeon S., Brumsack H.-J. Anoxic vs dysoxic events reflected in sediment geochemistry during the Cenomanian-Turonian Boundary Event (Cretaceous) in the Umbria-Marche basin of central Italy // Chem. Geol. 2006. V. 234. P. 321–339.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Location of stations in the southwestern part of the Kara Sea, where samples of silt-pelitic and pelitic silts were collected during the 89th cruise of the R/V Akademik Mstislav Keldysh. Surface currents according to [Dobrovolsky, Zalogin, 1982; Rusakov et al., 2018], OET – Ob-Yenisei Current.

Download (39KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Granulometric composition of silt samples from different areas of the southwestern Kara Sea. 1 – Baydaratskaya Bay; 2 – Pukhuchanskaya Depression; 3 – West Kara Step; 4 – Novaya Zemlya Depression. Grain-size fractions: sand – 1–0.1 mm, siltstone – 0.1–0.01 mm, pelite – <0.01 mm.

Download (18KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Position of figurative points of silt-pelitic and pelitic silts of different regions of the southwest Kara Sea on the K/Al–Mg/Al diagram. See Fig. 2 for legend.

Download (9KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. PAAS-normalized contents of a number of rare and trace elements in surface bottom sediments of the Pukhuchanskaya Depression (a), the West Kara Step (b) and the Novaya Zemlya Depression (c). The number of columns in the cells of elements corresponds to the number of samples studied in a particular region.

Download (49KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Correlation of the total REE content and the amount of pelitic component in silts (a), as well as the content of P2O5 (b), Mn (c) and Corg (d). See Fig. 2 for legend.

Download (35KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Distribution of figurative points of silt-pelitic and pelitic muds from different areas of the southwestern Kara Sea on the Hf–La/Th (a), Cr/Th–Th/Co (b, c) and Y/Ni–Cr/V (d, e) diagrams. I – region of compositions formed by the destruction of oceanic island rocks with a predominance of tholeiitic basalts; II – region of compositions formed by the destruction of volcanic island arc rocks with a predominance of andesites; III – region of compositions formed by the erosion of acid volcanic rocks. 1 – Ob suspension; 2 – Yenisei suspension, all according to [Savenko, 2006 and references therein]; 3 – middle Phanerozoic granites; 4 – middle Paleozoic basalts; 5 – middle Mesozoic-Cenozoic basalts; 6 – Paleozoic graywackes; 7 – PAAS, all after [Condie, 1993]; 8 – compositional region of late Mesozoic basalts of Novaya Zemlya; 9 – compositional region of basalt fragments from coarse-grained material of bottom sediments of the Kara Sea, after [Lisitsyn et al., 2004]; 10 – compositional region of soils and parent rocks of the eastern coast of Novaya Zemlya, after [Usacheva et al., 2016]; 11 – Upper Riphean-Vendian Rusanovsky complex, gabbro-dolerites, dolerites, microdolerites; 12 – Middle-Upper Devonian Kostinsharsky complex, tholeiites and olivine basalts; 13 – Early Mesozoic Chernogorsky complex, granitoids, all after [Korago, Timofeeva, 2005]. For other symbols, see Fig. 2.

Download (43KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Position of figurative points of silty-pelitic and pelitic silts of different regions of the southwest Kara Sea on the Ni–V–10*Th diagram. See Fig. 2 and 6 for legend.

Download (10KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Chondrite-normalized REE distribution in silt-pelitic and pelitic silts of different regions of the southwestern Kara Sea. a – Baydaratskaya Bay, b – Pukhuchanskaya Depression, c – West Kara Step, d – Novaya Zemlya Depression.

Download (47KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Distribution of figurative points of silts from different regions of the southwest Kara Sea on diagrams (La/Yb)N–Eu/Eu* (a), (La/Yb)N–La/Co (b, c) and Th/Cr–(La/Yb)N (c, d). For legend, see Fig. 2, 6.

Download (32KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences