Geochemical Characteristics of the Pelite Component of Bottom Sediments Deposited Near the Mouths of Modern Major Rivers. How Stable are They Upstream?

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The article analyzes a number of geochemical characteristics (values (La/Yb)N and Eu/Eu*, Th content) of fine-grained silty and silty-pelitic gray silts of the Volga, particulate suspended matter of the Lena and silty-pelitic fraction of Yangtze bottom sediments. It has been established that in almost all cases, the indicated parameters of the lanthanide spectra normalized to chondrite and the Th content turn out to be comparable with their values determined for specially prepared (removal of non-terrigenous carriers of rare earth elements – carbonate minerals, Fe-Mn oxyhydroxides and organic components) pelitic fractions of bottom sediments deposited near the mouths of the named major rivers, and remain so thousands of kilometers up from their deltas/mouths. The regulation of the Volga and Yangtze flows does not have a significant impact on the parameters of particulate suspended matter and bottom sediments we are considering.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. V. Maslov

Geological Institute, Russian Academy of Sciences

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

I. A. Nemirovskaya

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: nemir44@mail.ru
Russian Federation, Nakhimovsky prosp., 36, Moscow, 117997

V. P. Shevchenko

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: vshevch@ocean.ru
Russian Federation, Nakhimovsky prosp., 36, Moscow, 117997

References

  1. Алексеевский Н.И. Геоэкологическое состояние арктического побережья России и безопасность природопользования. М.: ГЕОС, 2007. 585 с.
  2. Безруков П.Л., Лисицын А.П. Классификация осадков современных морских водоемов // Геологические исследования в дальневосточных морях / Отв. ред. П.Л. Безруков. М.: Изд-во АН СССР, 1960. С. 3–14.
  3. Буторин Н.В., Зиминова Н.А., Курдин В.П. Донные отложения верхневолжских водохранилищ. Л.: Наука, 1975. 157 с.
  4. Волга – главная улица России. Проект Русского географического общества. М.: РГО-МГО, ИГ РАН, 2012. 125 с.
  5. Геологическая карта СССР. Масштаб 1 : 1 000 000 (новая серия). Лист М-(38), (39) – Уральск. Объяснительная записка. Л.: МинГео СССР, ВСЕГЕИ, ПГО “Аэрогеология”, 1988. 128 с.
  6. Геология СССР. Т. 11. Поволжье и Прикамье. Ч. 1. Геологическое описание. М.: Недра, 1967. 872 с.
  7. Гордеев В.В. Геохимия системы река–море. М.: ИП Матушкина И.И., 2012. 452 с.
  8. Гордеев В.В. Речной сток в океан и черты его геохимии. М.: Наука, 1983. 160 с.
  9. Гордеев В.В., Лисицын А.П. Средний химический состав взвесей рек Мира и питание океанов речным осадочным материалом // Докл. АН СССP. 1978. Т. 238. № 1. С. 225–228.
  10. Гордеев В.В., Лисицын А.П. Геохимическое взаимодействие пресноводной и морской гидросфер // Геология и геофизика. 2014. Т. 55. № 5–6. С. 721–744.
  11. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1 : 1 000 000 (новая серия). Лист О-(38), (39) – Киров. Объяснительная записка. СПб.: ВСЕГЕИ, 1999. 331 с.
  12. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:1000 000 (третье поколение). Лист О-37 (Ярославль). Объяснительная записка. СПб.: МПР РФ, ФГУП “ВСЕГЕИ”, 2015. 356 с.
  13. Ефимов В.А. Пространственно-временная изменчивость химического состава наносов рек российской Арктики / Дисс. … канд. географ. наук. М.: МГУ, 2023. 131 с.
  14. Загрязняющие вещества в водах Волжско-Каспийского бассейна. Астрахань: Издатель Сорокин Роман Васильевич, 2017. 408 с.
  15. Законнов В.В. Осадкообразование в водохранилищах Волжского каскада / Автореф. дисc. … доктора географ. наук. М.: ИБВВ РАН, 2007. 40 с.
  16. Законнов В.В. Илонакопление в системе водохранилищ волжского каскада // Труды ИБВВ РАН. 2016. Вып. 75(78). С. 30–40.
  17. Законнов В.В., Иванов Д.В., Законнова А.В. и др. Пространственная и временная трансформация донных отложений водохранилищ средней Волги // Водные ресурсы. 2007. Т. 34. № 5. С. 573–581.
  18. Законнов В.В., Поддубный С.А., Законнова А.В., Касьянова В.В. Осадкообразование в зонах переменного подпора водохранилищ волжского каскада // Водные ресурсы. 2010. Т. 37. № 4. С. 425–433.
  19. Касимов Н.С. Экогеохимия ландшафтов. М.: ИП Филимонов М.В., 2013. 208 с.
  20. Лисицын А.П. Осадкообразование в океанах. М.: Наука, 1974. 438 с.
  21. Лисицын А.П. Процессы терригенной седиментации в морях и океанах. М.: Наука, 1991. 270 с.
  22. Лисицын А.П. Современные представления об осадкообразовании в океанах и морях. Океан как природный самописец взаимодействия геосфер Земли // Мировой океан. Т. 2. М.: Научный мир, 2014. С. 331–571.
  23. Магрицкий Д.В. Годовой сток взвешенных наносов российских рек водосбора Северного Ледовитого океана и его антропогенные изменения // Вестник МГУ. Серия 5. География. 2010. № 6. С. 17–24.
  24. Маслов А.В. Бассейн Белт (Скалистые горы): состав осадочных комплексов и некоторые особенности его заполнения // Литология и полез. ископаемые. 2022. № 4. С. 362–385.
  25. Маслов А.В. Диаграммы с полями состава тонкой взвеси разных категорий современных рек: еще один подход к верификации // Геологический вестник. 2024. № 1. С. 3–12.
  26. Маслов А.В. К реконструкции категорий рек, сформировавших выполнение осадочных бассейнов рифея в области сочленения Восточно-Европейской платформы и современного Южного Урала // Известия вузов. Геология и разведка. 2019. № 5. С. 28–36.
  27. Маслов А.В. Категории водосборов – источников тонкой алюмосиликокластики для отложений серебрянской и сылвицкой серий венда (Средний Урал) // Литосфера. 2020а. Т. 20. № 6. С. 751–770.
  28. Маслов А.В. Типы рек – источников тонкой алюмосиликокластики для отложений юры и нижнего мела запада Западно-Сибирского мегабассейна // Известия вузов. Геология и разведка. 2020б. Т. 63. № 4. С. 52–61.
  29. Маслов А.В., Козина Н.В., Шевченко В.П. и др. Систематика редкоземельных элементов в современных донных осадках Каспийского моря и устьевых зон рек Мира: опыт сопоставления // Докл. АН. 2017. Т. 475. № 2. С. 195–201.
  30. Маслов А.В., Мельничук О.Ю. Существуют ли ограничения при реконструкции категорий рек, связанные с появлением высшей растительности? // Литология и полез. ископаемые. 2023. № 1. С. 69–95.
  31. Маслов А.В., Немировская И.А., Шевченко В.П. Серые илы Волжского каскада водохранилищ: основные черты геохимии // Литология и полез. ископаемые. 2022. № 3. С. 211–230.
  32. Маслов А.В., Подковыров В.Н. Категории водосборов – источников тонкой алюмосиликокластики для осадочных последовательностей венда северной и восточной частей Восточно-Европейской платформы // Литология и полез. ископаемые. 2021а. № 1. С. 3–27.
  33. Маслов А.В., Подковыров В.Н. Метаалевропелиты раннего докембрия: РЗЭ-Th-систематика как ключ к реконструкции источников слагающей их тонкой алюмосиликокластики // Литология и полез. ископаемые. 2021б. № 3. С. 216–242.
  34. Маслов А.В., Подковыров В.Н. Типы рек, питавших в рифее седиментационные бассейны юго-восточной окраины Сибирской платформы: эскиз реконструкции // Тихоокеанская геология. 2021в. Т. 40. № 4. С. 99–117.
  35. Маслов А.В., Шевченко В.П. Систематика редких земель и Th во взвеси и донных осадках устьевых зон разных категорий/классов рек Мира и ряда крупных рек Российской Арктики // Геохимия. 2019. Т. 64. № 1. С. 59–78.
  36. Мигдисов А.А., Балашов Ю.А., Шарков И.В. и др. Распространенность редкоземельных элементов в главных литологических типах пород осадочного чехла Русской платформы // Геохимия. 1994. № 6. С. 790–803.
  37. Немировская И.А., Боев А.Г., Титова А.М., Торгунова Н.И. Исследование р. Волги в рейсе научно-исследовательского судна “Академик Топчиев” // Водные ресурсы. 2017. Т. 44. № 2. С. 221–224.
  38. Объяснительная записка к комплекту геологических карт масштаба 1 : 1 000 000. Лист L-(38), (39) – Астрахань. СПб.: ВСЕГЕИ, 1996. 168 с.
  39. Савенко В.С. Химический состав взвешенных наносов рек мира. М.: ГЕОС, 2006. 174 с.
  40. Савенко В.С., Покровский О.С., Дюпре Б., Батурин Г.Н. Химический состав взвешенного вещества крупных рек России и сопредельных стран // Докл. АН. 2004. Т. 398. № 1. С. 97–101.
  41. Страхов Н.М. Общая схема осадкообразования в современных морях и озерах малой минерализации // Образование осадков в современных водоемах. М.: Изд-во АН СССР, 1954. 275–377 с.
  42. Страхов Н.М. Основы теории литогенеза. Т. 1. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 212 с.
  43. Янин Е.П. Русловые отложения равнинных рек (геохимические особенности условий формирования и состава). М.: ИМГРЭ, 2002. 139 с.
  44. Amiotte-Suchet P., Probst J.-L., Ludwig W. Worldwide distribution of continental rock lithology: implications for the atmospheric/soil CO2 uptake by continental weathering and alkalinity river transport to the oceans // Glob. Biogeochem. Cycles. 2003. V. 17. https://doi.org/10.1029/2002GB001891
  45. Audry S., Blan G., Schäfer J. Solid state partitioning of trace metals in suspended particulate matter from a river system affected by smelting-waste drainage // Sci. Total Environ. 2006. V. 363. P. 216–36.
  46. Bayon G., Toucanne S., Skonieczny C. et al. Rare earth elements and neodymium isotopes in world river sediments revisited // Geochim. Cosmochim. Acta. 2015. V. 170. P. 17–38.
  47. Borrelli P., Robinson D.A., Fleischer L.R. et al. An assessment of the global impact of 21st century land use change on soil erosion // Nature Communications. 2017. V. 8. 2013.
  48. Cawood P.A., Nemchin A.A., Freeman M., Sircombe K. Linking source and sedimentary basin: Detrital zircon record of sediment flux along a modern river system and implications for provenance studies // Earth Planet. Sci. Lett. 2003. V. 210. P. 259–268.
  49. Chalov S.R., Liu S., Chalov R.S. et al. Environmental and human impacts on sediment transport of the largest Asian rivers of Russia and China // Environ. Earth Sci. 2018. V. 77. 274.
  50. Condie K.C., Bickford M.E., Aster R.C. et al. Episodic zircon ages, Hf isotopic composition, and the preservation rate of continental crust // GSA Bulletin. 2011. V. 123. P. 951–957.
  51. Condie K.C., Dengate J., Cullers R.L. Behavior of rare earth elements in a paleoweathering profile on granodiorite in the Front Range, Colorado, USA // Geochim. Cosmochim. Acta. 1995. V. 59. P. 279–294.
  52. Dessert C., Dupre B., Gaillardet J. et al. Basalt weathering laws and the impact of basalt weathering on the global carbon cycle // Chem. Geol. 2003. V. 202. P. 257–273.
  53. Drake D.E. Suspended sediment transport and mud deposition on continental shelves // Marine sediment transport and environment management / Eds D.J. Stanley, D.J.P. Swift. N. Y.: Wiley, 1976. P. 127–158.
  54. Gaillardet J., Dupre B., Allegre C.J. Geochemistry of large river suspended sediments: silicate weathering or recycling tracer? // Geochim. Cosmochim. Acta. 1999. V. 63. P. 4037–4052.
  55. Gaillardet J., Viers J., Dupre B. Trace elements in river waters // Treatise on Geochemistry. 2nd ed. / Eds H.D. Holland, K.K. Turekian. Amsterdam: Elsevier, 2014. P. 195–235.
  56. Garzanti E., Andó S., France-Lanord C. et al. Mineralogical and chemical variability of fluvial sediments 2. Suspended-load silt (Ganga–Brahmaputra, Bangladesh) // Earth Planet. Sci. Lett. 2011. V. 302. P. 107–120.
  57. Garzanti E., Andò S., Vezzoli G. Settling equivalence of detrital minerals and grain-size dependence of sediment composition // Earth Planet. Sci. Lett. 2008. V. 273. P. 138–151.
  58. Garzanti E., Bayon G., Dinis P. et al. The Segmented Zambezi Sedimentary System from Source to Sink: 2. Geochemistry, Clay Minerals, and Detrital Geochronology // J. Geol. 2022. V. 130. P. 171–208.
  59. Garzanti E., Vermeesch P., Vezzoli G. et al. Congo River sand and the equatorial quartz factory // Earth-Sci. Rev. 2019. V. 197. 102918.
  60. Gislason S.R., Oelkers E.H., Snorrason A. Role of river-suspended material in the global carbon cycle // Geology. 2006. V. 34. P. 49–52.
  61. Goldstein S.J., Jacobsen S.B. Rare earth elements in river water // Earth Planet. Sci. Lett. 1988. V. 89. P. 35–47.
  62. He M., Zheng H., Bookhagen B., Clift P.D. Controls on erosion intensity in the Yangtze River basin tracked by U–Pb detrital zircon dating // Earth-Sci. Rev. 2014. V. 136. P. 121–140.
  63. He M., Zheng H., Clift P.D. et al. Geochemistry of fine-grained sediments in the Yangtze River and the implications for provenance and chemical weathering in East Asia // Progress in Earth and Planet. Sci. 2015. V. 2. 32.
  64. https://doi.org/10.1186/s40645-015-0061-6
  65. He M.Y., Zheng H.B., Huang X.T. et al. Yangtze River sediments from source to sink traced with clay mineralogy // J. Asian Earth Sci. 2013. V. 69. P. 60–69.
  66. Krickov I.V., Lim A.G., Manasypov R.M. et al. Major and trace elements in suspended matter of western Siberian rivers: First assessment across permafrost zones and landscape parameters of watersheds // Geochim. Cosmochim. Acta. 2020. V. 269. P. 429–450.
  67. Ludwig W., Amiotte-Suchet P., Munhoven G., Probst J.-L. Atmospheric CO2 consumption by continental erosion: Present-day control and implications for the Last Glacial Maximum // Global Planet. Change. 1998. V. 16–17. P. 107–120.
  68. Martin J.M., Meybeck M. Elemental mass-balance of material carried by major world rivers // Mar. Chem. 1979. V. 7. P. 173–206.
  69. Martin J.-M., Whitfield M. The significance of the river input of chemical elements to the ocean // Trace Metals in Sea Water / Eds C.S. Wong, E. Boyle, K.W. Bruland et al. N.Y.: Plenum, 1983. P. 265–296.
  70. Martin J.M., Høgdahl O., Philippot J.C. Rare earth element supply to the Ocean // J. Geophys. Res. 1976. V. 81. P. 3119–3124.
  71. Miall A.D. How do we identify big rivers? And how big is big? // Sed. Geol. 2006. V. 186. P. 39–50.
  72. Nriagu J.O. A silent epidemic of environmental poisoning // Environ. Pollut. 1988. V. 50. P. 139–61.
  73. Nriagu J.O., Pacyna J.M. Quantitative assessment of worldwide contamination of air, water, and soils by trace metals // Nature. 1988. V. 33. P. 134–139.
  74. Pokrovsky O.S., Viers J., Dupré B. et al. Biogeochemistry of carbon, major and trace elements in watersheds of northern Eurasia drained to the arctic ocean: The change of fluxes, sources and mechanisms under the climate warming prospective // Comptes Rendus Geos. 2012. V. 344. P. 663–677.
  75. Potter P.E. Significance and origin of big rivers // J. Geol. 1978. V. 86. P. 13–33.
  76. Potter P.E., Hamblin W.K. Big Rivers Worldwide. Part 1. Origins // BYU Geology Studies. 2005. V. 48. 78 p.
  77. Rachold V. Major, trace and rare earth element geochemistry of suspended particulate material of East Siberian rivers draining to the Arctic Ocean // Land–Ocean Systems in the Siberian Arctic: dynamics and history / Eds H. Kassens, H.A. Bauch, I.A. Dmitrenko et al. Berlin: Springer-Verlag, 1999. P. 199–222.
  78. Rachold V., Alabyan A., Hubberten H.-W. et al. Sediment transport to the Laptev Sea-hydrology and geochemistry of the Lena River // Polar Res. 1996. V. 15. P. 183–196.
  79. Syvitski J.P.M., Vörösmarty C.J., Kettner A.J., Green P. Impact of humans on the flux of terrestrial sediment to the global coastal ocean // Science. 2005. V. 308. № 5720. P. 376–380.
  80. Taylor S.R., McLennan S.M. The Continental Crust: Its Composition and Evolution: an Examination of the Geochemical Record Preserved in Sedimentary Rocks. Oxford: Blackwell, 1985. 312 p.
  81. Viers J., Dupre B., Gaillardet J. Chemical composition of suspended sediments in World Rivers: New insights from a new database // Sci. Total Environ. 2009. V. 407. P. 853–868.
  82. Viers J., Oliva P. Dandurand J.-L., Gaillardet J. Chemical weathering rates, CO2 consumption, and control parameters deduced from the chemical composition of rivers // Treatise on geochemistry 2nd ed. / Eds H.D. Holland, K.K. Turekian. Amsterdam: Elsevier, 2014. V. 7. P. 175–194.
  83. Walling D.E. Human impact on land–ocean sediment transfer by the world’s rivers // Geomorphology. 2006. V. 79. P. 192–216.
  84. Walling D.E., Fang D. Recent trends in the suspended sediment loads of the world’s rivers // Global Planet. Chan. 2003. V. 39. P. 111–126.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Position of figurative points of the pelitic fraction of bottom sediments of the estuarine parts and suspended matter of a number of large modern rivers (rivers of category 1) on the diagrams (La/Yb)ₙ–Eu/Eu* (a) and (La/Yb)ₙ–Th (b). 1 – data from [Bayon et al., 2015]; 2 – data from the monograph [Savenko, 2006]. The numbers in the figure indicate the points of the composition of the pelitic fraction of bottom sediments and suspended matter of the following rivers (in accordance with their numbers in the publication [Bayon et al., 2015]): 1 – Amazon; 2 – Congo; 3 – Mississippi; 5 – Niger; 6 – Yangtze; 7 – Mackenzie; 8 – Volga; 11 – Danube; 12 – Mekong; 14 – Amu Darya; 16 – Northern Dvina; 22 – Loire.

Download (313KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The location of sampling stations for gray silts of the Volga (a) and the localization of their figurative points on the (La/Yb)N–Eu/Eu* diagram (b).

Download (355KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Variations in the values ​​of (La/Yb)N (a) and Eu/Eu* (b) in the gray silts of the Volga from its delta to the Rybinsk Reservoir.

Download (148KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The location of sampling stations for suspended matter in the Lena and its tributaries (a) and the localization of their composition points on the (La/Yb)N–Eu/Eu* (b) and (La/Yb)N–Th (c) diagrams.

Download (459KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Variations in indicator geochemical parameters in the suspended matter of the Lena River and some of its tributaries from the delta to the Chara River basin. a – Th/Al*10⁴ according to [Rachold, 1999], with modifications; b – (La/Yb)N; c – Eu/Eu*; d – Th content. Data for stations L1, L2, L3, L4 – according to [Rachold, 1999]. The limits of Th/Al*10⁴ values ​​for the pelitic fraction of bottom sediments of the estuarine parts of category 1 rivers were calculated based on data from [Bayon et al., 2015].

Download (380KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. The position of sampling stations for the silt-pelite fraction of the Yangtze River suspension and its tributaries (a) and the localization of their points on the (La/Yb)N–Eu/Eu* (b) and (La/Yb)N–Th (c) diagrams.

Download (526KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Variations in the values ​​of (La/Yb)N (a), Eu/Eu* (b) and Th content (c) in the silt-pelite fraction of the Yangtze River bottom sediments from its mouth to its sources.

Download (302KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».