Comparative Analysis of the Mineral Associations in the Sediments from Buor-Khaya Bay

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

According to the results of analysis of 99 samples of bottom sediments and submarine permafrost from wells 1D-14, 3D-14 and 1D-15 drilled in the Buor-Khaya Bay, differences in their mineral composition due to paleogeographic factors, namely Late Quaternary changes in climate and sea level, as well as regional hydrodynamics are shown. The basis of the light fraction of minerals was quartz and feldspar (mainly plagioclases), found in the form of grains of various dimensions and sorting degree, as well as fine grains. To a lesser extent, the presence of chlorites, kaolinite and serpentines is noted, illite and smectite are rare. 42 accessory minerals were identified in the heavy fraction (average yield 0.95%) concentrated in fine-grained sands. It mainly consists of pyroxenes, amphiboles, carbonatite, epidote, zoisite, magnetite, mica, garnet, limonite, sphene, leucoxene, ilmenite. Rutile, kyanite, sillimanite, zircon, tourmaline, apatite, and stavrolite were found in smaller quantities. In the studied strata, plant remnants and carbon-like particles (kerogen) are found, the contribution of which exceeds 5% by weight in a number of samples. The results of the study allowed to conclude that the basis of the petrofund of the studied deposits are most likely sedimentary rocks of the Kharaulakh ridge of the Verkhoyansk mountain system (sandstones, siltstones and mudstones). The presence of characteristic accessory minerals in the sediments marks the unloading of igneous and metamorphic rocks, but their contribution is subordinate. They probably also include rocks of the Verkhoyansk complex, common near the Tiksi.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. S. Ulyantsev

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: uleg85@gmail.com
Russian Federation, Moscow

References

  1. Большиянов Д.Ю., Макаров А.С., Шнайдер В. и др. Происхождение и развитие дельты реки Лены. СПб.: ААНИИ, 2013. 268 с.
  2. Деркачев А.Н., Николаева Н.А. Минералогические индикаторы обстановок приконтинентального осадкообразования западной части Тихого океана. Владивосток: Дальнаука, 2010. 321 с.
  3. Дударев О.В., Чаркин А.Н., Шахова Н.Е. и др. Современный литоморфогенез на восточно-арктическом шельфе России. Томск: Изд-во ТПУ, 2016. 192 c.
  4. Каплин П.А., Селиванов А.О. Изменение уровня морей России и развитие берегов. М: ГЕОС, 1999. 299 с.
  5. Куницкий В.В. Криолитология низовья Лены. Якутск: ИМЗ СО АН СССР, 1989. 164 с.
  6. Никифоров С.Л., Лобковский Л.И., Дмитревский Н.Н. и др. Ожидаемые геолого-геоморфологические риски по трассе Северного морского пути // Докл. РАН. 2016. Т. 466. № 2. С. 218–220.
  7. Николаева Н.А., Деркачев А.Н., Дударев О.В. Особенности минерального состава осадков шельфа восточной части моря Лаптевых и Восточно-Сибирского моря // Океанология. 2013. Т. 53. № 4. С. 529–538.
  8. Романовский Н.Н. Основы криогенеза литосферы. М.: Изд-во МГУ, 1993. 336 с.
  9. Русанов Б.С., Бороденкова З.Ф., Гончаров В.Ф. и др. Геоморфология Восточной Якутии. Якутск: Якуткнигоиздат, 1967. 376 с.
  10. Система моря Лаптевых и прилегающих морей Арктики: современное состояние и история развития / Под ред. Кассенс Х. и др. М.: Изд-во МГУ, 2009. 608 с.
  11. Слагода Е.А. Криолитогенные отложения Приморской равнины моря Лаптевых: литология и микроморфология. Тюмень: Экспресс, 2004. 119 с.
  12. Ульянцев А.С., Братская С.Ю., Дударев О.В. и др. Концентрация, изотопный и элементный состав органического вещества в субаквальных талых и многолетних отложениях губы Буор-Хая // Океанология. 2022. Т. 62. № 4. С. 564–577.
  13. Ульянцев А.С., Братская С.Ю., Дударев О.В. и др. Литолого-геохимическая характеристика морфолитогенеза в губе Буор-Хая // Океанология. 2020. Т. 60. № 3. С. 407–417.
  14. Ульянцев А.С., Братская С.Ю., Привар Ю.О. Гранулометрические характеристики донных отложений губы Буор-Хая // Океанология. 2020. Т. 60. № 3. С. 452–465.
  15. Ульянцев А.С., Прокуда Н.А., Стрельцова Е.А. и др. Геохимическая типизация органического вещества донных отложений по молекулярному составу предельных алифатических углеводородов // Океанология. 2021. Т. 61. № 5. С. 822–830.
  16. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Минеральные индикаторы литогенеза. Сыктывкар: Гео-принт, 2008. 564 с.
  17. Charkin A.N., Dudarev O.V., Semiletov I.P. et al. Seasonal and interannual variability of sedimentation and organic matter distribution in the Buor-Khaya Gulf: the primary recipient of input from Lena River and coastal erosion in the southeast Laptev Sea // Biogeosciences. 2011. V. 8. P. 2581–2594.
  18. Günther F., Overduin P.P., Yakshina I.A. et al. Observing Muostakh disappear: permafrost thaw subsidence and erosion of a ground-ice-rich island in response to arctic summer warming and sea ice reduction // The Cryosphere. 2015. V. 9. P. 151–178.
  19. Hubberten H.W., Andreev A., Astakhov V.I. et al. The periglacial climate and environment in northern Eurasia during the last glaciation // Quaternary Science Reviews. 2004. V. 23. P. 1333–1357.
  20. Lantuit H., Atkinson D., Overduin P.P. et al. Coastal erosion dynamics on the permafrost-dominated Bykovsky Peninsula, north Siberia, 1951—2006 // Polar Research. 2011. V. 30. P. 7341.
  21. Martens J., Romankevich E., Semiletov I. et al. CASCADE — The Circum-ArcticSediment CArbon DatabasE // Earth Syst. Sci. Data. 2021. V. 13. P. 2561–2572.
  22. Martens J., Wild B., Muschitiello F. et al. Remobilization of dormant carbon from Siberian-Arctic permafrost during three past warming events // Science Advances. 2020. V. 6. № 42. eabb6546.
  23. Morgenstern A., Ulrich M., Günther F. et al. Evolution of thermokarst in East Siberian ice-rich permafrost: A case study // Geomorphology. 2013. V. 201. P. 363-379.
  24. Romanovskii N.N., Hubberten H.-W., Gavrilov A.V. et al. Permafrost of the east Siberian Arctic shelf and coastal lowlands // Quaternary Science Reviews. 2004. V. 23. P. 1359–1369.
  25. Romanovskii N.N., Hubberten H.-W., Gavrilov A.V. et al. Thermokarst and land-ocean interactions, Laptev Sea Region, Russia // Permafrost and Periglac. Process. 2000. V. 11. P. 137–152.
  26. Sanchez-Garcia L., Vonk J.E., Charkin A.N. et al. Characterization of three regimes of collapsing Arctic Ice Complex deposits on the SE Laptev Sea coast using biomarkers and dual carbon isotopes // Permafrost and Periglac. Process. 2014. V. 25. P. 172–183.
  27. Schirrmeister L., Grigoriev M.N., Strauss J. et al. Sediment characteristics of a thermokarst lagoon in the northeastern Siberian Arctic (Ivashkina Lagoon, Bykovsky Peninsula) // Arctos. 2018. V. 4. P. 13.
  28. Schirrmeister L., Schwamborn G., Overduin P.P. et al. Yedoma Ice Complex of the Buor Khaya Peninsula (southern Laptev Sea) // Biogeosciences. 2017. V. 14. P. 1261–1283.
  29. Schuur E.A.G., McGuire A.D., Schädel C. et al. Climate change and the permafrost carbon feedback // Nature. 2015. V. 520. P. 171–179.
  30. Semiletov I., Pipko I., Gustafsson Ö. et al. Acidification of East Siberian Arctic Shelf waters through addition of freshwater and terrestrial carbon // Nature Geoscience. 2016. V. 9. P. 361–365.
  31. Shakhova N., Semiletov I., Gustafsson O. et al. Current rates and mechanisms of subsea permafrost degradation in the East Siberian Arctic Shelf // Nature Communications. 2017. V. 8. P. 15872.
  32. Turetsky M.R., Abbott B.W., Jones M.C. et al. Permafrost collapse is accelerating carbon release // Nature. 2019. V. 569. P. 32–34.
  33. Wild B., Shakhova N., Dudarev O. et al. Organic matter composition and greenhouse gas production of thawing subsea permafrost in the Laptev Sea // Nature Communications. 2022. V. 13. P. 5057.
  34. Winterfeld M., Mollenhauer G., Dummann W. et al. Deglacial mobilization of pre-aged terrestrial carbon from degrading permafrost // Nature Communications. 2018. V. 9. P. 3666.
  35. Zimov S.A., Davydov S.P., Zimova G.M. et al. Permafrost carbon: Stock and decomposability of a globally significant carbon pool // Geophys. Res. Lett. 2006. V. 33. L20502.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Map-scheme of the study area and location of the drilled boreholes. Inscriptions: Lena delta; Bykovskaya channel; Kharaulakh ridge; Buor-Khaya Bay; Buor-Khaya Peninsula; Laptev Sea; Bykovsky Peninsula; Neelov Bay; Tiksi; Muostakh Island. Muostakh Island

Download (463KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Lithologic description (a), particle size distribution (b), and percentage distribution of heavy fraction minerals (c) of sediments from well 1D-14. Notation: 1 - silty-sandy silt; 2 - pelitic-silty sand; 3 - sandy silty silt; 4 - sand; 5 - gravelly sand; 6 - woody remains; 7 - soil-vegetation layer; 8 - woody remains layer; 9 - pebbles; 10 - gravel; 11 - melted sediments; 12 - frozen sediments; 13 - fraction > 63 microns; 14 - fraction 10-63 microns; 15 - fraction 2-10 microns; 16 - fraction < 2 microns; 17 - r + il + lx + sph + ans + brk; 18 - carb; 19 - am; 20 - px; 21 - ep + zo; 22 - gr; 23 - mc; 24 - ky + si; 25 - li; 26 - mt; 27 - zr; 28 - tu + ap + šp + crdp + mgcr + ol + cl + sh + fl + uv + pu + ph + st + py + mo + chp + ar + hm + cr + gh + cor + spr

Download (605KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Lithologic description (a), particle size distribution (b) and percentage of heavy fraction minerals (c) of 3D-14 well sediments. Notations are shown in Fig. 2

Download (298KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Lithologic description (a), granulometric composition (b) and distribution of percentage of heavy fraction minerals (c) of sediments of well 1D-15. Notations are given in Fig. 2

Download (345KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Microphotographs of coal-like particles from the 3447 cm horizon of well 1D-14

Download (279KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. SiO2-F1 diagrams of analyzed samples from wells 1D-14 (a), 3D-14 (b) and 1D-15 (c)

Download (169KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Mineralogical differentiation of profile 1D-14 by the selected types of mineral associations. a - lithologic description; b - granulometric composition; c-e - distribution of the value of factor accounts F1-F4. 1 - type I; 2 - type II; 3 - type III; 4 - type IV

Download (416KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Mineralogical differentiation of the 3D-14 profile by selected types of mineral associations. See Fig. 7

Download (343KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Mineralogical differentiation of profile 1D-15 by the selected types of mineral associations. a - lithologic description; b - granulometric composition; ve distribution of F1F4 factor scores. 1 - type I; 2 - type II; 3 - type III; 4 - type IV

Download (304KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Diagram of the first (PC1) and second (PC2) principal components of the analyzed samples. Points am and px correspond to coordinates 1.02; 6.14 and 0.07; 6.22, respectively. 1 - samples of well 1D-14; 2 - samples of well 3D-14; 3 - samples of well 1D-15; 4 - factor loadings of the corresponding components

Download (200KB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. Sandy sediments on the snow-covered ice surface of Buor-Khaya Bay (author's photo)

Download (535KB)
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».