Ice and SnowIce and SnowЛед и снег2076-67342412-3765The Russian Academy of Sciences68840910.31857/S2076673425020084FOWMDZSea, river and lake icesМорские, речные и озёрные льдыResearch ArticleNorthern margin of the Barents Sea shelf after the Little Ice Age: variability of the drift ice edge and sedimentation dynamicsСеверная окраина Баренцевоморского шельфа после малого ледникового периода: изменчивость кромки дрейфующих льдов и динамика осадконакопленияIlyinG. V.ИльинГ. В.
Russian Federation
meshcheriakov104@mail.ruMeshcheryakovN. I.МещеряковН. И.
Russian Federation
meshcheriakov104@mail.ruUsyaginaI. S.УсягинаИ. С.
Russian Federation
meshcheriakov104@mail.ruKokinO. V.КокинО. В.
Russian Federation
meshcheriakov104@mail.ruMurmansk Marine Biological Institute of the Russian Academy of SciencesМурманский морской биологический институт РАНGeological Institute of the Russian Academy of SciencesГеологический институт РАН040920256522953142807202528072025Copyright ©; 2025, Ilyin G.V., Meshcheryakov N.I., Usyagina I.S., Kokin O.V.Copyright ©; 2025, Ильин Г.В., Мещеряков Н.И., Усягина И.С., Кокин О.В.2025Ilyin G.V., Meshcheryakov N.I., Usyagina I.S., Kokin O.V.Ильин Г.В., Мещеряков Н.И., Усягина И.С., Кокин О.В.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.eco-vector.com/2076-6734/article/view/688409

This paper presents the results of a study of the bottom sediments of the northern margin of the Barents Sea shelf, carried out within the framework of the Transarctic 2019 expedition. The exposed bottom sediments with a thickness of 11 to 18 cm began to form approximately 300–400 years ago. The sedimentary strata are composed of pelite and siltstone fractions with local periodic inclusions of coarse-grained particles. After the Little Ice Age (LIA), sedimentation rates in the area of the northern margin of the Barents Sea shelf varied in time and space from 0.04 to 0.19 cm/year, with average values of 0.04–0.1 cm/year. The main factor of sedimentation north of the strait between Spitsbergen and Franz Josef Land is ice and iceberg spread of terrigenous sediments. Chronostratigraphic studies indicate a significant impact of global climate change on the sedimentation regime in the northern Barents Sea shelf after the end of the LIA in the late 18th – early 19th centuries. The periodicity of changes is close to climatic periods of 50–60 years. However, in the direction from southwest to northeast, there is a lag of peaks of approximately 20 years (according to our observations of the structure of the sedimentary cover and the intensity of sedimentation). Due to local changes in the sedimentation regime after the LIA, three areas have been identified that differ in the response of sedimentogenesis to climate change: 1) the high response area – the northeast of the Spitsbergen archipelago; 2) the moderate response zone – the northern shelf of the Franz Josef Land archipelago; 3) the low response zone – Franz Victoria Trench area.

Проведены геохронологические, палеогеографические и литологические исследования донных отложений северной окраины шельфа Баренцева моря. Определены пространственно-временные периоды режима седиментации, установлен механизм осадконакопления после малого ледникового периода. Оценена ледовая седиментация в условиях изменения климата в высоких широтах.

geochronologyBarents Sea shelfdrift icesedimentationrecent climateгеохронологияшельф Баренцева моряледовый дрейфосадконакоплениесовременный климатThe work was carried out within the framework of the State Assignment of the Murmansk Marine Biological Institute of the Russian Academy of Sciences, state registration number 124013000709-9. The analysis of the long-term dynamics of the drift ice edge was carried out with the financial support of the Russian Science Foundation (project number 21-77-20038, Geological Institute of the Russian Academy of Sciences, https://rscf.ru/project/21-77-20038/).Работа выполнена в рамках Госзадания ММБИ РАН, № госрегистрации 124013000709-9. Анализ многолетней динамики кромки дрейфующего льда выполнен при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 21-77-20038, ГИН РАН, https://rscf.ru/project/21-77-20038/).Andreeva I.A., Lapina N.N. Metodika granulometricheskogo analiza donnyh osadkov Mirovogo okeana i geologicheskaya interpretaciya rezul’tatov laboratornogo izucheniya veshchestvennogo sostava osadkov. Methods of granulometric analysis of bottom sediments of the World Ocean and geological interpretation of the results of laboratory study of the material composition of sediments. St. Petersburg: VNIIOkeangeologiya, 1998: 45 p. [In Russian].Андреева И.А., Лапина Н.Н. Методика гранулометрического анализа донных осадков Мирового океана и геологическая интерпретация результатов лабораторного изучения вещественного состава осадков. СПб.: ВНИИОкеангеология, 1998. 45 с.Zhichkin A.P. Ice conditions in the area of the Franz Josef Land archipelago. Proceedings of the Kola Scientific Center. Transactions of the Kola Science Center of the Russian Academy of Sciences. 2014, 4 (23): 82–89 [In Russian].Воды Баренцева моря: структура, циркуляция, изменчивость / В.К. Ожигин, В.А. Ившин, А.Г. Трофимов, А.Л. Карсаков, М.Ю. Анциферов. Мурманск: ПИНРО, 2016. 260 с.Klenova M.V. Geology of the Barents Sea. Moscow: USSR Academy of Sciences, 1960: 367 p.Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. 1. Баренцево море. Вып. 1. Гидрометеорологические условия. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 280 с.Krylov A.A., Malyshev S.A., Bogin V.A., Zakharov V.Yu., Gusev E.A., Makarov A.S. Features of the coarse clasts (psephites) distribution in the Upper Quaternary sediments of the northern Barents Sea. Problemy Arktiki i Antarktiki. Arctic and Antarctic Research. 2020, 66 (3): 381–395. https://doi.org/10.30758/05552648-2020-66-3-381-395 [In Russian].Жичкин А.П. Ледовые условия в районе архипелага земля Франца-Иосифа // Тр. Кольского научного центра РАН. 2014. Т. 4. № 23. С. 82–89.Levitan M.A., Syromyatnikov K.V., Kuz’mina T.G. Lithological and geochemical characteristics of recent and Quaternary sedimentation in the Arctic Ocean. Geohimiya. Geochemistry International. 2012, 50 (7): 559–573. https://doi.org/10.1134/S001670291207004X [In Russian].Клёнова М.В. Геология Баренцова моря. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 367 с.Lisitsyn A.P. Ledovaya sedimentaciya v Mirovom okeane. Ice sedimentation in the World Ocean. Moscow: Nauka, 1994: 448 p. [In Russian].Крылов А.А., Малышев С.А., Богин В.А., Захаров В.Ю., Гусев Е.А., Макаров А.С. Особенности распределения псефитового материала в верхнечетвертичных отложениях северной части Баренцева моря // Проблемы Арктики и Антарктики. 2020. Т. 66. № 3. С. 381–395. https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-3-381-395Marchenko N.A. Special study of ice drifting in Barents Sea. Vesti gazovoj nauki. Bulletin of Gas Science. 2018, 4 (36): 166–179 [In Russian].Левитан М.А., Сыромятников К.В., Кузьмина Т.Г. Литологические и геохимические характеристики недавнего и четвертичного осадконакопления в Северном Ледовитом океане // Геохимия. 2012. № 7. С. 627–643.Matishov D.G., Matishov G.G. Radiacionnaya ekologicheskaya okeanologiya. Radioecology in Northern European Seas. Apatites: Publishing house Murmansk Marine Biological Institute, 2001: 417 [In Russian].Лисицын А.П. Ледовая седиментация в Мировом океане. М.: Наука, 1994. 448 с.Matishov G.G., Ilyin G.V. Strontium-90 in seawater and bottom sediments of the Barents sea shelf (2000–2019). Reports of the Russian Academy of Sciences. Earth Sciences. 2022, 505 (2): 565–571. https://doi.org/10.1134/s1028334x22080116 [In Russian].Марченко Н.А. Изучение особенностей дрейфа льда в Баренцевом море // Вести газовой науки. 2018. № 4 (36). С. 166–179.Mirzoeva N.Y., Gulin S.B., Sidorov I.G., Gulina L.V. Estimation of sedimentation and sedimentation rates in the coastal and deep-water areas of the Black Sea using naturaland anthropogenic (Chernobyl) radionuclides. Moscow: Scientific world, 2018: 659–670. https://doi.org/10.29006/978-5-91522-473-4.2018.659 [In Russian].Матишов Д.Г., Матишов Г.Г. Радиационная экологическая океанология. Апатиты: Изд-во ММБИ, 2001. 417 с.Novigatsky A.N., Klyuvitkin A.A., Lisitzin A.P. Sedimentation rates, vertical flows of matter, and absolute precipitation masses in the Russian Arctic shelf area. Okeanologicheskie issledovaniya. Oceanological research. 2018, 46 (2): 167–179. https://doi.org/10.29006/1564-2291.JOR-2018.46(2).12 [In Russian].Матишов Г.Г., Ильин Г.В. ⁹⁰Стронций в морской воде и донных отложениях Баренцевоморского шельфа (2000–2019 гг.) // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. 2022. Т. 505. № 2. С. 185–191. https://doi.org/10.31857/S2686739722080114Puti migracii radionuklidov v okruzhayushchej srede. Radioekologiya posle Chernobylya. Migration routes of radionuclides in the environment. Radioecology after Chernobyl. Moscow: Mir, 1999: 512 [In Russian].Мирзоева Н.Ю., Гулин С.Б., Сидоров И.Г., Гулина Л.В. Оценка скорости седиментации и осадконакопления в прибрежных и глубоководных акваториях Чёрного моря с использованием природных и антропогенных (Чернобыльских) радионуклидов // Система Чёрного моря. М.: Научный мир, 2018. С. 659–670. https://doi.org/10.29006/978-5-91522-473-4.2018.659Rusakov V.Yu., Borisov A.P., Solovyova G.Yu. Sedimentation on the siberian arctic shelf as an indicator of the arctic hydrological cycle. Geohimiya. Geochemistry. 2019, 64 (11): 1158–1174 [In Russian].Новигатский А.Н., Клювиткин А.А., Лисицын А.П. Скорости осадконакопления, вертикальные потоки вещества и абсолютные массы осадков в шельфовой области Российской Арктики // Океанологические исследования. 2018. Т. 46. № 2. С. 167–179. https://doi.org/10.29006/1564-2291.JOR-2018.46(2).12Rusakov V.Yu., Borisov A.P., Solovyova G.Yu. Sedimentation rates (according to isotopic analysis of Pb210 and Cs137) in different facies-genetic types of bottom sediments of the Kara Sea. Geochemistry. 2019, 64 (1–11): 1158–1174. https://doi.org/10.31857/S0016-752564111158-1174 [In Russian].Пути миграции радионуклидов в окружающей среде. Радиоэкология после Чернобыля / Пер. с англ.; под ред. Ф. Уорнера и Р. Харрисона. М.: Мир, 1999. 512 c.Sivintsev Yu.V., Vakulovsky S.M., Vasiliev A.P., Vysotsky V.L., Gubin A.T., Danilyan V.A., Kobzev V.I., Kryshev I.I., Lavkovsky S.A., Mazokin V.A., Nikitin A.I., Petrov O.I., Pologikh B.G., Skorik Yu.I. Tekhnogennye radionuklidy v moryah, omyvayushchih Rossiyu. Technogenic Radionuclides in the Seas Surrounding. Russia. Moscow: IzdAT, 2005: 624 p. [In Russian].Русаков В.Ю., Борисов А.П., Соловьева Г.Ю. Скорости седиментации (по данным изотопного анализа Pb210 и Cs137) в разных фациально-генетических типах донных осадков Карского моря // Геохимия. 2019. Т. 64. № 11. С. 1158–1174. https://doi.org/10.31857/S0016-752564111158-1174Tarasov G.A., Pogodina I.A., Khasankaev V.B., Kukina N.A., Mityaev M.V. Processy sedimentacii na glyacial’nyh shel’fah. Sedimentation processes on glacial continental shelfes. Apatity: Publishing house of the Kola Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2000: 473 p. [In Russian]Русаков В.Ю., Борисов А.П., Соловьева Г.Ю. Скорости седиментации (по данным изотопного анализа Pb210 и Cs137) в разных фациально–генетических типах донных осадков Карского моря // Геохимия. 2019. Т. 64. № 11. С. 1158–1174.Frolov I.E., Ivanov V.V., Filchuk K.V., Makshtas A.P., Kustov V.Yu., Mahotina I.A., Ivanov B.V., Urazgildeeva A.V., Syoemin V.L., Zimina O.L., Krylov A.A., Bogin V.A., Zakharov V.Yu., Malyshev S.A., Gusev E.A., Baryshev P.E., Pilgaev S.V., Kovalev S.M., Turyakov A.B. Transarktika-2019: winter expedition in the Arctic Ocean on the R/V “Akademik Tryoshnikov”. Problemy Arktiki i Antarktiki. Arctic and Antarctic Research. 2019: 65 (3): 255–274 [In Russian].Сивинцев Ю.В., Вакуловский С.М., Васильев А.П. Высоцкий В.Л., Губин А. Т., Данилян В.А., Кобзев В.И., Крышев И.И., Лавковский С.А., Мазокин В.А., Никитин А.И., Петров О.И., Пологих Б.Г., Скорик Ю.И. Техногенные радионуклиды в морях, омывающих Россию. М.: ИздАТ, 2005. 624 с.Khvostova M.S., Voronkov D.A., Pyhtin A.S. Issues of radioecology of the Arctic Region of Russia. Rossijskaya Arktika. Russian Arctic. 2019, 4: 58–71. https://doi.org/10.24411/2658-4255-2018-00006 [In Russian].Тарасов Г.А., Погодина И.А., Хасанкаев В.Б., Кукина Н.А., Митяев М.В. Процессы седиментации на гляциальных шельфах. Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 2000. 473 с.Shevchenko V.P. The role of aeolian and ice transport of matter in modern sedimentation in the Arctic. Conceptual problems of lithological studies in Russia. Proceedings of the 6th All-Russian lithological conference (Kazan, September 26–30, 2011). V. II. Kazan: Kazan University, 2011: 476–480.Фролов И.Е., Иванов В.В., Фильчук К.В., Макштас А.П., Кустов В.Ю., Махотина И.А., Иванов Б.В., Уразгильдеева А.В., Сёмин В.Л., Зимина О.Л., Крылов А.А., Богин В.А., Захаров В.Ю., Малышев С.А., Гусев Е.А., Барышев П.Е., Пильгаев С.В., Ковалев С.М., Тюряков А.Б. Трансарктика-2019: зимняя экспедиция в Северный Ледовитый океан на НЭС «Академик Трёшников» // Проблемы Арктики и Антарктики. 2019. Т. 65. № 3. С. 255–274. https://doi.org/10.30758/0555-2648-2019-65-3-255-274Shevchenko V.P. Effect of aerosols on the environment and marine sedimentation in the Arctic. Moscow: Nauka, 2006: 226 p. [In Russian]Хвостова М.С., Воронков Д.А., Пыхтин А.С. Вопросы радиоэкологии Арктического региона России // Российская Арктика. 2019. № 4. С. 58–71. https://doi.org/10.24411/2658-4255-2018-00006Vody Barenceva morya: struktura, cirkulyaciya, izmenchivost’. The Barents Sea Waters: structure, circulation, variability. Murmansk: Polar Branch of VNIRO Federal State Budgetary Budgetary Institution (N.M. Knipovich PINRO), 2016: 260 p. [In Russian].Шевченко В.П. Роль эолового и ледового переноса вещества в современном осадконакоплении в Арктике // Концептуальные проблемы литологических исследований в России. Материалы 6-го Всероссийского литологического совещания (Казань, 26–30 сентября 2011 г.). Т. II. Казань: Казанский университет, 2011. С. 476–480.Gidrometeorologiya i gidrohimiya morej SSSR. T. 1. Barencevo more. Vyp. 1. Gidrometeorologicheskie usloviya. Hydrometeorology and hydrochemistry of the seas of the USSR. Vol. 1. The Barents Sea. Issue 1. Hydrometeorological conditions. Leningrad: Hydrometeoizdat, 1990: 280 p. [In Russian].Шевченко В.П. Влияние аэрозолей на среду и морское осадконакопление в Арктике. М.: Наука, 2006. 226 с.Abril J.M. On the use of Pb210-based records of sedimentation rates and activity concentrations for tracking past environmental changes. Journ. of Environmental Radioactivity. 2022, 244–245: 106823 https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2022.106823Abril J.M. On the use of Pb210–based records of sedimentation rates and activity concentrations for tracking past environmental changes // Journ. of Environmental Radioactivity. 2022. 106823. P. 244–245. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2022.106823Aliev R.A., Bobrov V.A., Kalmykov S.N., Melgunov M.S., Vlasova I.E., Shevchenko V.P. Natural and artificial radionuclides as a tool for sedimentation studies in the Arctic region. Journ. Radioanal. Nucl. Chem. 2007, 274 (2): 15–321. https://doi.org/10.1007/s10967-007-1117-xAliev R.A., Bobrov V.A., Kalmykov S.N., Melgunov M.S., Vlasova I.E., Shevchenko V.P. Natural and artificial radionuclides as a tool for sedimentation studies in the Arctic region // Journ. Radioanal. Nucl. Chem. 2007. V. 274. No. 2. P. 315–321. https://doi.org/10.1007/s10967-007-1117-xAppleby P.G. Pb210 dating by low-background gamma. Hydrobiologia. 1986, 143: 21–27. https://link.springer.com/article/10.1007/BF00026640Appleby P.G. Pb210 dating by low-background gamma // Hydrobiologia. 1986. V. 14 P. 21–27. https://link.springer.com/article/10.1007/BF00026640Divine D.V., Dick C. March through August Ice Edge Positions in the Nordic Seas, 1750–2002. Version 1. Boulder, Colorado, USA: NSIDC: National Snow and Ice Data Center, 2007. https://doi.org/10.7265/N59884X1 (Last access: October 7, 2024).Divine D.V., Dick C. March through August Ice Edge Positions in the Nordic Seas, 1750–2002. Version 1. Boulder, Colorado, USA: NSIDC: National Snow and Ice Data Center, 2007 // Электронный ресурс. URL: https://doi.org/10.7265/N59884X1Fetterer F., Knowles K., Meier W.N., Savoie M., Windnage A.K. Sea Ice Index (G02135, Version 3). Boulder, Colorado, USA: National Snow and Ice Data Center, 2017. Retrieved from: URL: https://doi.org/10.7265/N5K072F8 (Last access: October 10, 2024).Fetterer F., Knowles K., Meier W.N., Savoie M., Windnage A.K. Sea Ice Index. (G02135, Version 3). Boulder, Colorado, USA: National Snow and Ice Data Center, 2017 // Электронный ресурс. URL: https://doi.org/10.7265/N5K072F8Khalturin V.I., Rautian T.G., Richards P.G., Leith W.S. A Review of Nuclear Testing by the Soviet Union at Novaya Zemlya, 1955–1990 . Science & Global Security: The Technical Basis for Arms Control, Disarmament, and Nonproliferation Initiatives. 2005, 13 (1–2): 1–42. https://doi.org/10.1080/08929880590961862Khalturin V.I., Rautian T.G., Richards P.G., Leith W.S. A Review of Nuclear Testing by the Soviet Union at Novaya Zemlya, 1955–1990 // Science & Global Security: The Technical Basis for Arms Control, Disarmament, and Nonproliferation Initiatives. 2005. V. 13. No. 1–2. P. 1–42. https://doi.org/10.1080/08929880590961862Lind S., Ingvaldsen R.B. Variability and impacts of Atlantic Water entering the Barents Sea from the north. Deep Sea Research. 2012, 62: 70–88. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2011.12.007Lind S., Ingvaldsen R.B. Variability and impacts of Atlantic Water entering the Barents Sea from the north // Deep Sea Research. 2012. No. 62. P. 70–88. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2011.12.007Meshcheriakov N.I., Usyagina I.S., Namyatov A.A., Tokarev I.V. Stratigraphic Chronology and Mechanisms of Formation of Bottom Sediments at the Mouth of the Grøndalen River (Grøn-Fjord, West Spitsbergen) during the Period of Climatic Changes. Stratigraphy and Geological Correlation. 2024, 32 (5): 631–645. https://doi.org/10.1134/S0869593824700151Meshcheriakov N.I., Usyagina I.S., Namyatov A.A., Tokarev I.V. Stratigraphic Chronology and Mechanisms of Formation of Bottom Sediments at the Mouth of the Grøndalen River (Grøn-Fjord, West Spitsbergen) during the Period of Climatic Changes // Stratigraphy and Geological Correlation. 2024. V. 32. No. 5. P. 631–645. https://doi.org/10.1134/S0869593824700151NOAA: official site. Retrieved from: URL: https://noaadata.apps.nsidc.org/NOAA/ (Last access: January 12, 2025).NOAA // Электронный ресурс. URL: https://noaadata.apps.nsidc.org/NOAA/ (Дата обращения: 12.01.2025).Sanchez-Cabeza J.A., Ruiz-Fernández A.C. Pb210 sediment radiochronology: An integrated formulation and classification of dating models. Geochimica et Cosmochimica Acta. 2012, 82: 183–200. https://doi.org/10.1016/j.gca.2010.12.024Sanchez-Cabeza J.A., Ruiz-Fernández A.C. Pb210 sediment radiochronology: An integrated formulation and classification of dating models // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2012. V. 82. P. 183–200. https://doi.org/10.1016/j.gca.2010.12.024Stein R. Arctic Ocean sediments. Processes, proxies and paleoenvironment. Amsterdam: Elsevier, 2008, 2: 592 p.Stein R. Arctic Ocean sediments. Processes, proxies and paleoenvironment. Amsterdam: Elsevier, 2008. V. 2. 592 p.Underhill V., Fetterer F., Petersen C. Arctic Sea Ice Concentration and Extent from Danish Meteorological Institute Sea Ice Charts. 1901–1956. 2014. Version 1.1. Boulder, Colorado, USA: NSIDC: National Snow and Ice Data Center. https://doi.org/10.7265/N5MP517M (Last access: October 7, 2024).Underhill V., Fetterer F., Petersen C. Arctic Sea Ice Concentration and Extent from Danish Meteorological Institute Sea Ice Charts. 1901–1956. 2014. Version 1.1. Boulder, Colorado, USA: NSIDC: National Snow and Ice Data Center // Электронный ресурс. URL: https://doi.org/10.7265/N5MP517M