Gas-Geochemical Features of Bottom Sediments in the Linear Depression Zone of the West Kara Stage

全文:

1. ВВЕДЕНИЕ

В морских осадках Арктики захоронено большое количество углерода, которое составляет 10¹⁵ г [19]. Континентальный шельф играет значительную роль в глобальном цикле углерода, так как большая часть (80%) органического углерода захоронена на шельфе, который составляет 7.6% площади Мирового океана [11]. Диагенез органического вещества (ОВ) приводит к эмиссии метана и СО₂ из морских осадков в водную толщу, а затем в атмосферу, что может вызывать глобальное потепление климата. При этом парниковый эффект от метана в 28 раз сильнее, чем от СО₂ [17]. Повышение температуры вызывает таяние вечной мерзлоты и разложение газогидратов. Температура в Арктике повышается в 4 раза быстрее, чем в среднем по планете [24]. Предполагается, что газогидраты начнут активно разрушаться при повышении температуры придонной воды на 2 градуса [13]. Освободившиеся газы по разломам мигрируют к поверхности дна, приводя к повышению концентрации углеводородных газов в осадке. Эмиссия природного газа со дна на шельфе арктических морей и выделение газовых пузырей зарегистрированы во многих регионах Арктики [1, 2, 4, 9]. Сейсмоакустические исследования акватории Карского моря выявили наличие газа в структуре осадочного чехла и водной толще [7]. Оказалось, что аномалии типа “яркое пятно” (индикатор скопления газа) на сейсмоакустической записи часто расположены над разломными зонами [4].

В работах [15, 16] было показано, что на шельфе Кореи в бассейне Уллеунг и на шельфе Чукотского моря в морских осадках вблизи области сипов содержится большое количество метана биогенного и термогенного происхождения. Известен ряд работ [12, 18, 21, 22], в которых изучалось распределение газов в донных осадках на шельфе в области сиповых полей. Исследования морских осадков вблизи полуострова Ямал в южной части Карского моря показали, что в результате деградации многолетнемерзлых пород происходит миграция флюида и насыщение осадков метаном [23, 25].

Целью исследования было выявление газогеохимических особенностей в донных осадках в области субмеридиональной депрессии в юго-западной части Карского моря. Данные по распределению газов в осадочном чехле рифтогенной структуры Новоземельской впадины отсутствуют. Поэтому полученные результаты улучшат наше понимание процессов, происходящих при миграции газов через осадочную толщу к поверхности, позволят лучше понять углеродный цикл в Арктических морях и предвидеть будущие климатические изменения.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1. Район исследования. Геохимические особенности осадочного чехла

В ходе 41 рейса НИС “Академик Николай Страхов” в 2019 г. были проведены исследования на полигоне, находящемся в юго-западной части Карского моря и представляющем собой крупную субмеридиональную депрессию со сложно построенным рельефом днища и бортов (рис. 1а). Съемка поверхности дна проводилась многолучевым эхолотным комплексом Reson Seabat 8111 с частотой сигнала 100 кГц. Сейсмопрофилирование верхней части осадочного разреза проводилось на непараметрическом профилографе Edgetech 3300 с модулируемой частотой сигнала 2–12 кГц. По данным высокочастотного профилирования в днище долины на северном участке были обнаружены признаки газонасыщенности осадочных толщ – так называемая газовая “труба”. В ходе 89 рейса НИС “Академик Мстислав Келдыш” в 2022 г. (рис. 1б) в центральной части осадочного тела в днище палеодолины на глубине моря 225 м на станции 7444 была отобрана колонка осадков. На расстоянии 68 км от ст. 7444 находилась фоновая (станция сравнения) ст. 7441 (глубина моря 110 м), расположенная на Западно-Карской ступени вне зоны разломов и линейных депрессий.

 

Рис. 1. Рельеф полигона (а) и карта расположения станций пробоотбора (б) в районе ст. 7444. Штриховкой показана проекция газового фронта на поверхность дна. А–Б – линия акустического профилирования (см. рис. 2).

 

Анализ геоморфологии исследуемого участка позволяет установить основные этапы развития рельефа полигона в позднечетвертичное время. К началу четвертичного периода исследуемая территория представляла собой эрозионно-денудационную равнину, существенно переработанную в эпохи мессинской регрессии [8]. В период ранневалдайского оледенения полигон полностью находился под покровом льда, который перекрывал возможные выходы газа на поверхность по имеющимся ослабленным зонам в днище грабена. При деградации ледника в пределах грабенообразной долины и в южной части полигона функционировали потоки подледниковых каналов, производившие существенную эрозионную переработку-размыв и перенос приповерхностных отложений, быстрое углубление долины. В средневалдайское (каргинское время) исследуемая депрессия была затоплена морем, а отступание ледника, представлявшего собой естественный барьер на поверхности современного дна, способствовало активизации процессов дегазации. Также, итоговое снятие ледниковой нагрузки в интервале 13–11 тыс. лет назад, по-видимому, стимулировало малоамплитудные гляциоизостатические движения по существующим дизъюнктивам.

2.2. Методы исследования

Осадки отбирали с помощью мультикорера (МК – Mini Muc K/MT 410, KUM, Германия) и гравитационной трубы большого диаметра (ТБД). МК использовали для отбора осадков из верхних горизонтов до 20–30 см. Колонки осадков ст. 7444 (длина колонки 626 см) и ст. 7441 (длина колонки 308 см) представляли собой алевритово-пелитовые илы темно-серого цвета.

2.3. Газовый анализ

Влажные морские осадки (300 мл) помещали в бутылки (0.5 л) с насыщенным раствором NaCl, создавали в них гелиевый пузырь объемом 10 мл, в который извлекали находящиеся в осадке газы. Бутылки помещали в ультразвуковую ванну на 20 мин, затем в сушильный шкаф, нагретый до температуры 50–60°C, на 12 часов. Гелиевый пузырь с извлеченными газами с помощью шприца переносили в герметичный пенициллиновый флакон объемом 20 мл, предварительно заполненный насыщенным раствором NaCl. Концентрацию газов измеряли при помощи газового хроматографа “КристалЛюкс-4000М” (Россия) с капиллярными колонками HP-Plot Q (30 м × 0.53 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°C. Для анализа углеводородных газов в качестве детектора использовали пламенно-ионизационный детектор (ПИД) и для анализа серосодержащих газов – пламенно-фотометрический (ПФД). В результате были выделены углеводородные газы (СН_4, С₂Н₄, С₂Н₆, С₃Н₆, С₃Н₈, С₄Н₈, n-С₄Н₁₀), СО₂, CH₃SCH₃.

Изотопный состав углерода (δ¹³С) метана и углекислоты измерялся на кафедре геологии и геохимии горючих ископаемых МГУ им. М.В. Ломоносова на масс-спектрометре изотопных отношений Delta V Advantage (Finnigan, Германия), соединенном с газовым хроматографом Trace GC Ultra и приставкой Isolink с окислительным реактором. Проба газа объемом 0.1 мл закалывалась в газовый хроматограф. Разделение компонентов газа осуществлялось в капиллярной колонке CP-PoraPLOT (27.5 м × 0.32 мм × 10 мкм) в потоке газа-носителя гелия при температуре 40°C. Далее проба попадала в окислительный реактор (никелевая трубка, заполненная медной и никелевой проволокой, периодически регенерируемая в потоке кислорода), нагретый до 1029°С, где компоненты газа окислялись до углекислого газа. Через интерфейс ConFlo IV проба поступала в ионный источник масс-спектрометра. Изотопный состав углерода выражается в ‰ относительно VPDB. Воспроизводимость результатов анализа, включая полный цикл пробоподготовки образцов, не выходит в среднем за пределы ± 0.2‰.

2.4. Анализ органического вещества

Деление ОВ, выделенного из осадка, на фракции проводили по методике, разработанной в лаборатории геохимии углерода ГЕОХИ РАН им. В.И. Вернадского [6]. Осадки высушивали при температуре 50°C, перетирали в шаровой мельнице (тонкость помола ≈ 60 мкм), затем проводили экстракцию ОВ из осадков в аппарате Сокслета смесью бензола и метанола (9 : 1 об.) в течение 36 часов. В экстрагированный образец ОВ добавляли н-пентан в 50-кратном избытке для отделения асфальтенов. Затем проводили последовательное разделение фракций ОВ по возрастающей полярности методом жидкостно-адсорбционной хроматографии на силикагеле АСКГ с размером зерен 0.2–0.5 мм. Выделяли неполярную гексановую (Г) фракцию, три фракции возрастающей полярности – гексан-бензольную (ГБ), бензольную (Б) и бензол-метанольную (БМ), а также асфальтены (А). Содержание экстрагированного ОВ в осадке приводится в единицах мг/г сухого осадка.

Изотопный состав углерода экстрагированного ОВ измеряли с помощью элементного анализатора Flash EA 1112 (Thermo Scientific, Германия), соединенного с масс-спектрометром изотопных отношений Delta Plus XP (Thermo Fisher Scientific, Германия). Температура окислительного реактора составляла 1020°C, восстановительного реактора – 650°C. Оценка правильности измерений осуществлялась по международному стандарту масла NBS22 (δ¹³С_VPDB = –29.7‰). Стандартное отклонение анализа составляло ± 0.2‰. Полученные значения изотопного состава углерода приведены в виде величины δ¹³С относительно международного стандарта VPDB.

РЕЗУЛЬТАТЫ

На сейсмоакустическом разрезе в районе ст. 7444 на глубине около 18 м от поверхности дна была обнаружена хорошо выраженная акустическая аномалия (типа “яркое пятно”, или т. н. газовая “труба”), за которой происходило затухание сигнала, фиксирующего кровлю газового фронта (рис. 2). Дно долины осложнено валами и ложбинами. Наиболее крупной формой на дне долины является вал, тянущийся более чем на 8 км вдоль депрессии, представляющий собой мелководный контуритовый дрифт. Ширина газового фронта по разрезу вблизи ст. 7444 составляет около 580 м, что говорит о внедрении газа в осадки, слагающие большую часть площади днища трога. Площадь кровли газового фронта оценивается приблизительно в 0.8 км². Выявленная по сейсмоакустическим данным площадная газовая аномалия имеет связь с палеорельефом и геологическим строением. В неоген-четвертичное время палеозойские и мезозойские рифтогенные структуры Карского шельфа испытали неотектонические движения [5] отрицательного знака, которые привели к интенсивному погружению отдельных форм.

 

Рис. 2. Профиль высокочастотного акустического профилирования (2–12 кГц) по линии A–Б (см. рис. 1) с выраженной аномалией типа “яркое пятно”, фиксирующей кровлю газового фронта.

 

Вертикальное распределение концентрации некоторых газов и изотопный состав углерода CH₄ и CO₂ для осадков ст. 7441 и 7444 приведены в табл. 1.

 

Таблица 1. Вертикальное распределение концентрации и δ¹³C для некоторых газов осадков ст. 7441 и 7444

Горизонт, см	Концентрация, мкг/л				C1 / (C2 + C3)	δ13CCH4 (‰)	δ13CCO2 (‰)
	CH4	C2H6	C3H8	CO2
Станция 7441
0–6	4.47	0.18	0.11	134	15.4	–*	–
6–10	3.04	0.39	0.35	190	4.12	–	–
10–14	2.23	0.43	0.13	158	3.96	–	–
14–18	1.21	4.82	0.36	113	0.23	–	–
10–14	1.36	0.28	0.71	97.7	1.38	–	–
34–38	1.00	0.37	0.28	121	1.54	–	–
57–61	1.03	0.29	0.40	155	1.50	–	–
105–109	1.79	0.40	0.41	506	2.21	–	–
121–125	1.25	0.25	0.16	340	3.01	–	–
171–175	1.88	0.35	0.37	1090	2.58	–	–
212–216	3.16	0.43	0.35	1610	4.05	–	–
260–264	3.67	0.44	0.35	1500	4.70	–	–
300–304	2.53	0.30	0.23	1690	4.76	–	–
Станция 7444
0–6	1.30	0.22	0.07	158	4.43	–	–18.5
6–10	1.43	0.16	0.13	33.1	4.92	–	–21.0
10–14	2.40	0.16	0.15	161	7.97	–	–14.7
14–18	4.36	0.19	0.14	199	12.9	–	–16.7
22–26	5.66	0.20	0.03	256	24.8	–	–15.8
14–18	2.46	0.20	0.18	200	6.43	–	–15.4
22–26	4.29	0.18	0.13	259	13.7	–	–15.7
52–56	18.7	0.28	0.25	608	35.4	–	–16.6
91–95	44.6	0.28	0.23	818	86.9	–	–15.9
125–129	68.6	0.26	0.19	228	151	–100.6	–16.6
175–179	88.3	0.32	0.27	651	150	–99.8	–16.2
195–199	118	0.30	0.18	1160	245	–100.9	–16.9
247–251	159	0.31	0.00	1450	507	–101.9	–19.3
285–289	209	0.31	0.00	1320	681	–97.4	–17.6
352–356	450	0.36	0.26	1610	736	–99.4	–17.7
419–423	1040	0.57	0.18	1820	1410	–99.7	–17.8
492–496	4820	0.85	0.25	2320	4390	–99.6	–18.7
541–545	10700	0.54	0.02	2970	19200	–97.4	–24.9
618–622	8440	0.53	0.19	3030	11700	–96.0	–17.3

Примечание. * – для данных горизонтов измерение не проводилось.

 

Из рис. 3 видно, что концентрация СН₄ возрастала с увеличением глубины осадка ст. 7444 от 1.2 мкг/л в поверхностных слоях до максимального значения 1.1 × 10⁴ мкг/л на горизонте 543 см. Концентрация СН₄ с увеличением глубины осадка на фоновой ст. 7441 возрастала ~ в 4 раза (рис. 3). При этом средняя концентрация СН₄ в осадке ст. 7444 превышала среднюю концентрацию в осадке ст. 7441 в 700 раз. Напротив, средние концентрации СО₂ в осадках ст. 7444 и 7441 были сопоставимы. Коэффициент детерминации R² между концентрациями СН₄ и СО₂ для осадков ст. 7441 и 7444 составлял 0.36 и 0.84 соответственно. Непредельные углеводородные газы С₂Н₄ и С₃Н₆ в осадке ст. 7441 отсутствовали, а средняя концентрация CH₃SCH₃ по колонке осадка ст. 7441 была в 10 раз меньше концентрации в осадке ст. 7444. В осадке ст. 7444 изотопный состав углерода δ¹³С(СН₄) изменялся от –96‰ на горизонте 618–622 см до –101‰ на горизонте 125–129 см, значение δ¹³С(СО₂) на горизонте 541–545 см составляло –24.9‰, при этом среднее значение по колонке (19 горизонтов) было –17.5‰ (табл. 1).

 

Рис. 3. Вертикальное распределение газов в осадках ст. 7444 (а) и 7441 (б).

 

Вертикальное распределение количества экстрагированного ОВ в осадках ст. 7441 и 7444 представлено на рис. 4. Содержание экстрагированного ОВ в осадке ст. 7444 уменьшалось в 5 раз при увеличении глубины осадка и на горизонте 40 см достигало постоянного уровня, совпадающего с количеством ОВ в осадке колонки ст. 7441.

 

Рис. 4. Вертикальное распределение экстрагированного ОВ в осадках ст. 7441 и 7444.

 

Изменение изотопного состава углерода экстрагированного ОВ с глубиной осадка ст. 7441 и 7444 представлено на рис. 5. Видно, что величина δ¹³С в толще осадка уменьшается (рис. 5). При этом на глубине 300 см δ¹³С ОВ в осадке ст. 7444 на ~1‰ больше, чем в осадке ст. 7441.

 

Рис. 5. Изменение изотопного состава углерода экстрагированного ОВ с глубиной осадка ст. 7441 и 7444.

 

Вертикальное распределение содержания и величин δ¹³С фракций ОВ в осадках ст. 7441 и 7444 представлено в табл. 2, из которой видно, что с увеличением глубины осадка ст. 7441 содержание А фракции уменьшается в результате диагенеза ОВ. При этом содержания БМ и Б фракций практически не изменялись, а содержания Г и ГБ фракций возрастали в результате деградации А фракции. С увеличением глубины осадка колонки 7444 содержания А и БМ фракций уменьшались незначительно, а содержания Г и ГБ фракций возрастали примерно в 2 раза.

 

Таблица 2. Вертикальное распределение концентрации и δ¹³С фракций ОВ в осадках ст. 7441 и 7444

Горизонт, см	δ13Собщ, ‰	Фракции
		Г		ГБ		Б		БМ		А
		δ13С, ‰	мас. %	δ13С, ‰	мас. %	δ13С, ‰	мас. %	δ13С, ‰	мас. %	δ13С, ‰	мас. %
Станция 7441
Пов-ть	–28.7	–30.7	7.8	–28.6	3.4	–28.7	8.3	–28.4	36.8	–28.3	43.7
0–5	–29.2	–31.2	7.1	–31.1	5.9	–30.3	6.8	–28.6	45.6	–28.5	34.6
5–10	–29.6	–31.2	7.5	–30.4	7.6	–30.3	8.6	–29.7	46.3	–28.6	30.0
10–15	–29.3	–30.7	14.6	–31.8	10.8	–31.1	8.1	–28.0	45.4	–28.2	21.1
14–18	–29.5	–31.3	9.2	–31.1	7.5	–28.7	11.7	–28.8	33.1	–29.1	38.5
38–42	–30.4	–31.1	20.6	–30.9	8.6	–31.4	7.8	–30.7	36.7	–28.4	26.3
83–87	–30.4	–31.7	25.2	–31.6	10.6	–31.3	6.6	–30.0	34.6	–28.8	23.0
151–155	–30.5	–31.6	19.2	–31.6	16.5	–31.5	7.2	–31.2	36.0	–27.0	21.1
216–220	–30.1	–30.7	23.9	–31.5	10.8	–31.7	9.2	–28.9	44.9	–30.1	11.2
304–308	–30.0	–30.2	21.3	–30.6	16.9	–30.3	7.2	–29.8	37.8	–29.5	16.8
Станция 7444
Пов-ть	–28.2	–30.4	5.8	–29.8	3.8	–29.3	4.4	–28.2	38.6	–27.9	47.4
0–5	–29.2	–30.9	3.5	–30.7	2.2	–30.0	2.9	–29.0	49.8	–28.6	41.6
5–10	–27.3	–29.3	5.6	–28.8	5.2	–28.1	5.2	–27.0	39.6	–27.2	44.4
10–15	–27.2	–29.0	4.4	–29.7	3.9	–28.4	5.2	–26.8	44.1	–26.7	42.4
46–50	–27.9	–30.1	7.1	–29.6	1.0	–29.3	4.4	–28.6	43.1	–27.0	44.4
71–75	–28.6	–30.5	9.8	–30.1	8.2	–30.0	6.1	–27.7	38.2	–28.0	37.7
107–111	–27.7	–29.8	9.2	–29.5	7.1	–28.9	7.5	–27.4	33.8	–26.9	42.4
149–153	–29.3	–30.3	10.5	–30.1	13.0	–28.9	5.5	–28.9	39.0	–28.8	32.0
221–225	–29.6	–31.3	16.8	–29.6	18.1	–30.6	9.4	–29.2	30.2	–28.7	25.5
289–293	–28.7	–30.4	20.1	–30.4	6.6	–27.8	5.3	–27.9	36.4	–27.8	31.6
356–360	–29.1	–30.0	11.8	–29.6	9.0	–30.1	5.0	–29.0	33.5	–28.8	40.7
423–427	–30.0	–31.3	10.6	–31.8	11.8	–30.6	8.6	–29.4	30.8	–29.5	38.0
496–500	–28.0	–30.2	10.8	–29.9	10.2	–29.5	4.8	–28.0	35.5	–26.9	38.7
545–549	–29.6	–31.6	11.1	–30.3	6.4	–29.5	8.0	–29.6	28.7	–29.0	45.8
622–626	–29.2	–31.0	12.4	–30.0	6.2	–29.9	6.7	–29.0	34.9	–28.7	39.8

 

Основной закономерностью изотопно-фракционных характеристик (ИФХ) ОВ является сдвиг в сторону низких значений δ¹³С с увеличением глубины осадка (рис. 6).

 

Рис. 6. Изменение формы изотопно-фракционных кривых некоторых горизонтов с глубиной осадка ст. 7441 (а) и 7444 (б).

 

4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

По данным детальной многолучевой батиметрической съемки депрессия в районе нахождения ст. 7444 имеет вид грабенообразной долины с признаками существенной флювиальной переработки. По данным высокочастотного профилирования осадочный чехол в днище долины сверху вниз сложен стратифицированными, хорошо акустически проницаемыми осадками, слагающими тело дрифта [3]. По сейсмоакустическим данным был зафиксирован подъем газа в тонкослоистые осадки на рубеже плейстоцена и голоцена в результате разрушения толщ многолетнемерзлых пород в условиях постгляциальной трансгрессии. Вертикальная миграция УВ газов в осадке подтверждается их распределением по глубине осадка (рис. 3).

Углеводородные газы, образованные в результате микробного восстановления СО₂, в основном состоят из метана (С₁) и следовых газов этана (С₂) и пропана (С₃) с соотношением С₁ / (С₂ + С₃) > 1000 [16], поскольку в этом случае образуется значительно больше метана, чем этана и пропана. Термогенные газы, наоборот, в основном, обогащены С₂ и С₃, и соблюдается отношение С₁ / (С₂ + С₃) < 100 [26]. Для слоев осадка ст. 7444 глубже 125 см отношение С₁ / (С₂ + С₃) достигает 10²–10⁴ (табл. 1), что свидетельствует о биогенной природе УВ газов в этих осадках. Однако, в поверхностных горизонтах ст. 7444 отношение С₁ / (С₂ + С₃) становится меньше 100 в результате микробного окисления СH₄. Для осадка ст. 7441 соотношение С₁ /(С₂ + С₃) < 100 свидетельствует о термогенной природе УВ газов. Также из классификации по типу генезиса [20], следует, что УВ газы осадка ст. 7444 имеют микробиологическую природу. Средняя величина δ¹³С(СН₄) для ст. 7444 составляла –99.7‰. Следует отметить повышенную концентрацию CH₃SCH₃ в осадке ст. 7444, которая в 10 раз превышает концентрацию CH₃SCH₃ в осадке ст. 7441 (рис. 3). Обычно повышенная концентрация диметилсульфида связана с бактериальным расщеплением соединений, входящих в состав водорослей и цианобактерий [14]. О накоплении бактериальной массы в осадке ст. 7444 свидетельствуют повышенная концентрация экстрагированного ОВ (рис. 4) и повышенные величины δ¹³C(ОВ) (рис. 5). Неравномерное вертикальное изменение величины δ¹³C ОВ в осадке ст. 7444 связано с изменением молекулярного состава ОВ по глубине осадка (табл. 2). Высокий коэффициент корреляции R² = 0.84 между содержанием CH₄ и СО₂ свидетельствует о миграции газов из общего источника, газовой “трубы”.

В основном, ОВ в морских осадках деградирует за счет восстановления сульфатов: 2CH₂O + SO₄^2–→ 2HCO₃^– + H₂S. При этом метаногенез происходит при ферментации ацетата выше сульфатно-метановой переходной зоны (SMTZ) и восстановлении СО₂ ниже SMTZ. Вблизи SMTZ происходит анаэробное окисление метана CH₄ + SO₄^2–→ HCO₃^– + HS^– + H₂O. По-видимому, для осадка ст. 7441 до максимальной глубины пробоотбора (308 см) SMTZ не достигается и основной реакцией разложения ОВ является реакция при участии SO₄^2–. Для осадка ст. 7444 в слое 541–622 см концентрация СН₄ достигает максимальной величины. При этом в данном слое величина δ¹³С(СН₄) имеет максимальное значение, а δ¹³С(СО₂) минимальное (табл. 1), как это обычно происходит в области SMTZ. Аналогичные закономерности в SMTZ были получены для морских осадков Чукотского и Японского морей [15, 16].

Обычно при диагенезе ОВ в морском осадке происходит разрушение А фракции, образованной гетероциклическими УВ, и формирование Г и ГБ фракций (увеличение концентрации) [10]. Для осадка ст. 7441 коэффициент корреляции между содержанием Г, ГБ фракциями и А фракцией составлял R² = 0.72 и 0.61 соответственно. Содержание А фракции в осадке ст. 7444 (табл. 2) практически не менялось с глубиной горизонта, а содержание Г и ГБ фракций возрастало. Это означает, что газовый состав в осадке ст. 7444 в основном формировался за счет подтока газа из газовой “трубы”, а не за счет разрушения А фракции. Следует отметить, что содержания ОВ в осадках ст. 7441 и 7444 ниже горизонта 40 см практически совпадают (рис. 4), а содержание СН₄ оставалось постоянным по всей глубине осадка ст. 7441.

Известно, что для ИФХ ОВ в морском осадке существует зависимость δ¹³С(А) > δ¹³С(БМ) > > δ¹³С(Б) > δ¹³С(ГБ) > δ¹³С(Г), которая была описана академиком Э.М. Галимовым [10]. Было обнаружено, что для фиксированного горизонта осадков ст. 7441 и 7444 соблюдается правило: [δ¹³С(А) > δ¹³С(БМ) > δ¹³С(Б) > δ¹³С(ГБ) > > δ¹³С(Г)]₇₄₄₄> [δ¹³С(А) > δ¹³С(БМ) > δ¹³С(Б) > > δ¹³С(ГБ) > δ¹³С(Г)]₇₄₄₁. Это означает, что ОВ в осадке ст. 7441 является более преобразованным. Характерный вид ИФХ ОВ обеих станций связан с особенностями диагенетического преобразования ОВ в осадке.

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные данные свидетельствуют, что ст. 7444 расположена на дне долины, представляющей крупную субмеридиональную депрессию в юго-западной части Карского моря. Формирование слоистой толщи осадков можно отнести к экзогенным палеогеографическим процессам. Осадочные толщи насыщены УВ газами и СО₂, предположительно связанными с деградацией многолетнемерзлых пород. Миграция газов приводит к их скоплению в зоне разрывных нарушений и формированию вертикальных газовых “труб”. О биогенном происхождении УВ газов в осадке ст. 7444 свидетельствовали низкие значения δ¹³С(СН₄) от –101‰ до –96‰ и высокое отношение углеводородных газов С₁ / (С₂ + С₃) > 10000 в слое 541–622 см осадка ст. 7444. В этой области концентрация СН₄ достигала максимального значения 1.1 × 10⁴ мкг/л. Для осадка фоновой ст. 7441 было получено соотношение С₁ / (С₂ + С₃) < 100, указывающее на термогенную природу УВ газов. Основные закономерности поведения УВ газов в осадках связаны с источниками поступления газов в осадки ст. 7444 и 7441.

Благодарности. Авторы благодарят руководителя экспедиции М.Д. Кравчишину, а также экипаж НИС “Академик Мстислав Келдыш” за помощь при проведении исследований.

Финансирование работы. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (РНФ) № 23-27-00296.

Конфликт интересов. Авторы данной работы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

作者简介

V. Sevastyanov

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of the Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: vsev@geokhi.ru
俄罗斯联邦, Moscow

V. Fedulova

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: vsev@geokhi.ru
俄罗斯联邦, Moscow

E. Moroz

Geological Institute of Russian Academy of Sciences

Email: vsev@geokhi.ru
俄罗斯联邦, Moscow

E. Krasnova

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of the Russian Academy of Sciences; Lomonosov Moscow State University

Email: vsev@geokhi.ru
俄罗斯联邦, Moscow; Moscow

S. Naymushin

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: vsev@geokhi.ru
俄罗斯联邦, Moscow

N. Dushenko

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: vsev@geokhi.ru
俄罗斯联邦, Moscow

S. Voropaev

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: vsev@geokhi.ru
俄罗斯联邦, Moscow

A. Dolgonosov

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: vsev@geokhi.ru
俄罗斯联邦, Moscow

参考

补充文件