PrirodaPrirodaПрирода0032-874XAkademizdatcenter Nauka62778010.7868/S0032874X23020035ArticlesСтатьиResearch ArticleArchive of Data on the History of Carbonate Formation in the World OceanАрхив данных по истории карбонатообразования в Мировом океанеLeinA. YuЛеинА. Юallaulein@gmail.comShirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of ScienceИнститут океанологии имени П.П.Ширшова РАН280220232NO ()№ (2)233801032024Copyright ©; 1970, Издательство «Наука»1970Издательство «Наука»https://journals.eco-vector.com/0032-874X/article/view/627780

The article attempts to overview the current knowledge on the location and origin of authigenic carbonates in the ocean, which bind carbon from different sources and affect the mass balance of carbon and sulfur isotopes. Of greatest interest among marine authigenic carbonates are methane derived crusts and nodules in sediments near the cold methane seeps. By the early 2000s, a consortium of methanotrophic archaea and sulfate-reducing bacteria capable of oxidizing methane was found in anaerobic sulfate-containing ecosystems. This biogeochemical process results in a formation of a powerful microbial filter that reduces natural emission of methane, one of the main greenhouse gases.

В статье делается попытка представить обзор текущего состояния знаний о размещении и происхождении аутигенных карбонатов в океане, которые связывают углерод разных источников и влияют на баланс массы изотопов углерода и серы. Наибольший интерес среди морских аутигенных карбонатов вызывают метанпроизводные корки и конкреции в осадках вблизи выходов холодных метановых сипов. К началу 2000-х годов было установлено присутствие в анаэробных сульфатсодержащих экосистемах консорциума метанотрофных архей и сульфатредуцирущих бактерий, способных окислять метан. Этот биогеохимический процесс приводит к образованию мощного микробного фильтра, который снижает природную эмиссию метана — одного из основных парниковых газов.

methane derived authigenic carbonatecold seepsseas and oceansbiogeochemistryметанпроизводные аутигенные карбонатыхолодные сипыморя и океаныбиогеохимияЛисицын А.П. Процессы океанской седиментации. Литология и геохимия. М., 1978.Романкевич Е.А., Ветров А.А. Углерод в Мировом океане. М., 2021.Савенко В.С. О возможном геохимическом механизме сопряжения циклов углерода и кальция в океане. Океанология. 2012; 52(2): 210–212.Логвиненко Н.В. Морская геология. Л., 1980.Страхов Н.М. К вопросу о типах литогенеза в океанском секторе Земли. Литология и полезные ископаемые. 1976; 6: 3–30.Barnes R.O., Goldberg E.D. Methane production and consumption an anoxic sediments. Geology.1976; 4: 297–300.Welhun J.A., Lupton Y.E. Light hydrocarbon gases in Guamas Basin in hydrothermal fluids thermogenic versus abiogenic oridgin. Amer. Assot. Petrol. Geol. Bull. 1987; 71: 215–223.Леин А.Ю., Иванов М.В. Биогеохимический цикл метана в океане. М., 2009.Логвина Е.А. Различные сценарии формирования аутигенных минералов в отложениях очагов разгрузки флюидов. Вестник СПбГУ. 2008; 7(4): 46–61.Логвина Е.А., Матвеева Т.В. Сравнение изотопного состава аутигенных карбонатов из различных регионов Мирового океана. Вестник СПбГУ. 2009; 7(1): 48–52.Hathaway J.C., Degens E.I. Methane-derived carbonates of Pleistocene age. Science. 1969; 15: 165–690.Kulm L.D., Suess E. Relationship between carbonate deposits and fluid venting: Oregon accretionary prism. J. Geoph. Research. 1990; 95: 899–915.Judd A., Howland M. Seabed Fluid Flow. Cambridge, 2007.Suess E. Marine cold seeps: background and recent advances. Hydrocarbons, Oil and Lipids: Diversity, Origin, Chemistry and Fate. H.Wilks (ed.). Handbook of hydrocarbon and lipid microbiology. Springer, Cham, 2018; 1–21. DOI:10.1007/978-3-319-54529-5_27-1.Alperin M J., Reeburgh W.S., Whiticar M.J. Carbon and hydrogen isotope Fractionation from anaelrobic methane oxidation. Global Biogeochemical Cycles. 1988; 2: 279–288.Valentine D.L., William S., Reeburgh W.S. New perspectives on anaerobic methane oxidation. Environmental Microbiol. 2000; 2(5): 477–484.Boetius A., Ravenschlag K., Shubert C. et al. A marine microbial consortium apparently mediating anaerobic oxidation of methane. Nature. 2000; 407: 623–626.Зоненшайн Л.П., Мурдмаа И.О., Баранов Б.В. и др. Подводный газовый источник в Охотском море к западу от острова Парамушир. Океанология. 1987; 6: 795–800.Гальченко В.Ф. Метанотрофные бактерии. М., 2001.Thorbjorn L., Petersen G.H. The epifauna on the carbonate reefs in the Arctic Ikka fjord, SW Greenland. Ophelia. 2003; 57(3): 177–202.MichaelisW., Seifert R.., Nauhaus K. et al. Microbial reefs in the Black Sea fueled by anaerobic oxidation of methane. Science Reprint. 2002; 297: 1013–1015.Поликарпов Г.Г., Егоров В Н. Нежданов А.Н. и др. Явление активного газовыделения из поднятий на свале глубин западной части Черного моря. ДАН УССР. Сер.Б. 1989; 12: 13–15.Alperin M J., Reeburgh W.S. Geochemical observation supporting anaerobic methane oxidation. Microbial Growth on C1 Compounds. App. Soc. Microbial. Wash., 1984.Peсkmann J., Reimer A., Luth H. et al. Methane-derived carbonates and authigenic pyritе from North Western Black Sea. Marine Geology. 2001; 177: 123–150.Леин А.Ю., Кравчишина М.Д. Генезис углерода аутигенных карбонатов в океане. Океанология. 2023. В печати.Иванов М.В., Поликарпов Г.Г., Леин А.Ю. и др. Биогеохимия углеродного цикла в районе метановых сипов в Черном море. ДАН УССР. 1991; 320(5): 1235–1240.Гулин С.Б., Артемов Ю.Г. Исследование струйных выходов метана из дна Черного моря в международной экспедиции НИС «Метеор» (Германия) в феврале 2007 года. Морський екологiчний журнал. 2007; 6(2): 98–100.Gulin M., Greinert J., Egorov V.N. et al. Observation of microbial carbonate build-ups growing at methane seeps near the upper boundary of the gas-hydrate stability zone in the Black Sea. Marine Ecological Journal. 2005; 4(3): 5–14.Пименов Н.В., Русанов И.И., Поглазова М.Н. и др. Бактериальная масса на кораллоподобных карбонатных постройках на поле метановых сипов в Черном море. Микробиология. 1997; 66: 354–360.Пименов Н.В., Русанов И.И., Юсупов С.К. и др. Микробиологические процессы на границе аэробных и анаэробных вод в глубоководной зоне Черного моря. Микробиология. 2000; 69(4): 527–540.Русанов И.И., Саввичев А.С., Юсупов С.К. и др. Образование экзометаболитов в процессе окисления метана в морских экосистемах. Микробиология. 1998; 62(5): 710–717.Кравчишина М.Д., Леин А.Ю., Дара О.М. и др. Аутигенные карбонатные корки на холодных метановых сипах на шельфе моря Лаптевых. Геология морей и океанов: материалы XXIII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Т.II. Москва, 18–22 ноября 2019 г. М., 2019.Vogt P.R., Cherkashev G.A., Ginsburg G. D. et al. Haakon Mosby a warm methane seep with seafloor hydrates and chemosintesis based ecosystem. EOS. 1997; 78(48): 556–557.Pimenov N., Savvichev A., Rusanov I. et al. Microbial processes of carbon cycle as the base food chainof Hakon Mosby mud volcano benthic community. Geo-Marin Letters. 1999; 19: 89–96.Богданов Ю.А., Сагалевич А.М., Вогт П.И. и др. Грязевой вулкан Хаакон-Мосби в Норвежском море: результаты комплексных исследований с глубоководных обитаемых аппаратов. Океанология. 1999; 39(3): 412–419.Laberg J.S., Vorren T.O. Late Pleistocene submarin slide in the Bear Island trough mouth fan. Geo-Marin Letters. 1993; 13: 227–234.Milkov A., Vogt P., Crane K. et al. Geological, geochemical and microbial processes at the hydrate-bearing Haakon Mosby mud volcano: a review. Chemical Geology. 2004; 205: 347–366.Ginsburgh G.D., Soloviev V.A. Submarine Gas Hydrates. Saint Petersburg, 1998.Богданов Ю.А., Леин А.Ю., Лисицын А.П. Полиметаллические руды в рифтах Срединно-Атлантического хребта (15–40°с.ш.): минералогия, геохимия, генезис. М., 2015.Canet C., Prol-Ledesma R.M, Melgarejo J.-C. Methane-related carbonates formed at sudmarine hydrotherval springs: a new setting for microbially-derived carbonates? Marine Geology. 2003; 199: 245–261.Jorgensen B.B. Sulfur biogeochemical cycle of marine sediments. Geochimical Perspectives. 2021; 10(2).Yao H., Paniery G., Lehmann M.F. Biomarker and isotopic composition of seep carbonates record environmental condition in two Arctic methane seeps. Frontiers in Earth Science. 2020; 8: 570742. DOI:10.3389/feart.2020.570742.Иванов М.В. Основные потоки глобального биогеохимического цикла серы. Глобальный биохимический цикл серы и влияние на него деятельности человека. М.В.Иванов, Дж.Р.Френей (ред.). М., 1983; 402–412.Skyring G.W. Quantitative relationships between sulphate reduction and carbon metabolism in marine sediments. Evolution of the Global Biogeochemical Sulphur Cycle. P.Brimblecombe, A.Yu.Lein (eds.). 1989; 125–143.ReeburghW.S. Oceanic methane biogeochemistry. Chemical Reviews. 2007; 107: 486–517.Zehnder A.J., Brock T.D. Anaerobic methane oxidation: occurrence and ecology. Applied and Environmental Microbiology. 1980; 39(1): 194–204.Иванов М.В., Леин А.Ю. Сопряженность биогеохимических циклов серы и углерода в морских бассейнах на примере Черного моря. ДАН. 2018; 481(3): 296–299.Zhang C.L., Huang Z., Cantu J. et al. Lipid biomarkers and carbon isotope signatures of a microbial (Beggiatoa) mat associated with gas hydrates in the Gulf of Mexico. Applied and Environmental Microbiology. 2005; 71(4): 2106–2112.Egger M., Ridinger N., Mogollon J.M., Jorgensen B.B. Global diffusive fluxes of methane in marine sediments. Nature Geoscience. 2018; 11: 421–425.