The first finding of vivianite in the bottom sediments of the Kara Sea

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Vivianite, an authigenic mineral from the phosphate class, was discovered in the bottom sediments of the Kara Sea for the first time. Similar finds of vivianite were previously known only for the outer shelf of the Laptev Sea, the northern part of the Barents Sea and the eastern part of the White Sea. Its presence in the subsurface sedimentary strata indicates desalinization of the surface layer of the sea. Corer 7444, sampled in the tectonic depression of the southern part of the Kara Sea during the first stage of the 89th cruise of the R/V Akademik Mstislav Keldysh (2022), uncovered the Holocene sedimentary strata up to 6.19 m thick. Vivianite formations of coarse aleurite and sandy grain sizes are found throughout the entire thickness, starting from 0.11 m. Vivianite was investigated by a complex of methods: optical microscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy. The morphology, microstructures and chemical composition of vivianite formations were studied. Three morphological types of these formations were identified: microconcretions and their aggregates, crystalline aggregates and their aggregates, and tubiform aggregates.

About the authors

N. V. Kozina

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Author for correspondence.
Email: kozina_nina@bk.ru
Russian Federation, Moscow

L. E. Reykhard

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Email: kozina_nina@bk.ru
Russian Federation, Moscow

M. D. Kravchishina

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Email: kozina_nina@bk.ru
Russian Federation, Moscow

A. S. Filippov

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Email: kozina_nina@bk.ru
Russian Federation, Moscow

O. M. Dara

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Email: kozina_nina@bk.ru
Russian Federation, Moscow

E. A. Novichkova

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Email: kozina_nina@bk.ru
Russian Federation, Moscow

L. A. Lozinskaya

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Email: kozina_nina@bk.ru
Russian Federation, Moscow

S. V. Slomnyuk

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Email: kozina_nina@bk.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Алексеев М.Н., Архангелов А.А., Басов В.А. и др. Атлас палеогеографических карт шельфы Евразии в мезозое и кайнозое. Т. 1. М.: ГИН, 1991. 261 с.
  2. Баранов Б.В., Амбросимов А.К., Мороз Е.А. и др. Позднечетвертичные контуритовые дрифты на шельфе Карского моря // Докл. РАН. Науки о земле. 2023. Т. 511. № 2. С. 102–108.
  3. Безруков П.Л., Лисицын А.П. Классификация осадков современных морских водоемов // Геологические исследования в дальневосточных морях. Тр. Ин-та океанологии. Т. XXXII. М.: АН СССР, 1960. С. 3–14.
  4. Козина Н.В., Кравчишина М.Д., Новичкова Е.А. и др. Аутигенные минералы в донных отложениях южной части Карского моря (по материалам 89-го рейса НИС “Академик Мстислав Келдыш” 2022 года) // Комплексные исследования Мирового океана. Материалы VII Всероссийской научной конференции молодых ученых, г. Санкт-Петербург, 15–19 мая 2023 г. СПб.: Свое издательство, 2023. С. 298–299.
  5. Кравчишина М.Д., Клювиткин А.А., Новигатский А.Н. и др. 89-й рейс (1-й этап) НИС “Академик Мстислав Келдыш”: климатический эксперимент во взаимодействии с самолетом-лабораторией ТУ-134 “Оптик” в Карском море // Океанология. 2023. Т. 63. № 3. С. 492–495.
  6. Левитан М.А., Лаврушин Ю.А., Штайн Р. Очерки истории седиментации в Северном Ледовитом океане и морях Субарктики в течение последних 130 тыс. лет. М.: ГЕОС, 2007. 404 с.
  7. Левитан М.А., Хусид Т.А., Купцов В.М. и др. Типы разрезов верхнечетвертичных отложений Карского моря // Океанология. 1994. Т. 34. № 5. С. 776–788.
  8. Лисицын А.П., Виноградов М.Е. Международная высокоширотная экспедиция в Карское море (49-й рейс научно-исследовательского судна “Дмитрий Менделеев”) // Океанология. 1994. Т. 34. № 5. C. 643–651.
  9. Мурдмаа И.О., Овсепян Е.А., Иванова Е.В., Якимова К.С. Гранулированный вивианит в проливе Кембридж, Земля Франца Иосифа (Баренцево море) // Литология и полезные ископаемые. 2023. № 4. С. 359–364.
  10. Никифоров С.Л., Сорохтин Н.О., Ананьев Р.А. и др. Рельеф дна и строение верхней осадочной толщи западной части шельфа Карского моря в районе формирования нефтегазовых месторождений // Геология и геолого-разведочные работы. Нефтяное хозяйство. 2022. С. 2–6.
  11. Отчет о работах 89 рейса (1-го этапа) НИС “Академик Мстислав Келдыш” (5–18 сентября 2022 г.). Т. 1. М.: ИО РАН, 2022. 380 с.
  12. Петелин В.П. Гранулометрический анализ морских донных осадков. М.: Наука, 1967. 128 с.
  13. Розанов А.Г. Геохимия донных отложений Карского моря к западу от полуострова Ямал // Океанология. 2015. Т. 55. № 2. С. 291–300.
  14. Севастьянов В.С., Федулова В.Ю., Душенко Н.В. и др. Вертикальный профиль распределения газов в морских осадках вблизи полуострова Ямал // Геология морей и океанов: Материалы XXV Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. М.: ИО РАН, 2023. Т. II. С. 221–225.
  15. Сломнюк С.В., Новичкова Е.А., Смирнова К.М. и др. Литолого-микропалеонтологический состав осадков контуритового дрифта из Карского моря // Геология морей и океанов: Материалы XXV Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. М.: ИО РАН, 2023. Т. I. С. 176–180.
  16. Япаскурт О.В. Генетическая минералогия и стадиальный анализ процессов осадочного породо- и рудообразования. М.: ЭСЛАН, 2008. 356 с.
  17. Alvi K., Winterhalter B. Authigenic mineralisation in the temporally anoxic Gotland Deep, the Baltic Sea // Baltica. 2001. V. 14. P. 74–83.
  18. Bauch H.A., Polyakova Ye.I. Diatom-inferred salinity records from the Arctic Siberian margin: implications for fluvial runoff patterns during the Holocene // Paleoceanography. 2003. № 18(2). Р. 501–510.
  19. Dijkstra N., Hagens M., Egger M., Slomp C.P. Post-depositional formation of vivianite-type minerals alters sediment phosphorus records // Biogeosciences. 2018. V. 15. P. 861–883.
  20. Dijkstra N., Slomp C., Behrends T., and Expedition 347 Scientists. Vivianite is a key sink for phosphorus in sediments of the Landsort Deep, an intermittently anoxic deep basin in the Baltic Sea // Chem. Geol. 2016. V. 438. P. 58–72.
  21. Egger M., Jilbert T., Behrends T. et al. Vivianite is a major sink for phosphorus in methanogenic coastal surface sediments // Geochim. Cosmochim. Acta. 2015. V. 169. P. 217–235.
  22. Fairbanks R.G. A 17,000-year glacio-eustatic sea level record: influence of glacial melting rates on the Younger Dryas event and deep ocean circulation // Nature. 1989. V. 342. P. 637–642.
  23. Frederichs T., Von Dobeneck T., Bleil U., Dekkers M. Towards the identification of siderite, rhodochrosite, and vivianite in sediments by their low-temperature magnetic properties // Phys. Chem. Earth. 2003. V. 28. P. 669–679.
  24. Frost R.L., Martens W., Williams P.A., Kloprogge J.T. Raman and infrared spectroscopic study of the vivianite-group phosphates vivianite, baricite and bobierrite // Mineral. Mag. 2002. V. 66. P. 1063–1073.
  25. Hsu T., Jiang W., Wang Y. Authigenesis of vivianite as influenced by methane-induced sulfidization in cold-seep sediments off southwestern Taiwan // J. Asian Earth Sci. 2014. V. 89. P. 88–97.
  26. Köhler H., Meon B., Gordeev V.V. et al. Dissolved organic matter (DOM) in estuaries of Ob and Yenisei // Siberian river runoff into the Kara Sea: characterization, quantification, variability and environmental significance. Amsterdam: Elsevier Science B.V. 2003. P. 281–308.
  27. Łącka M., Michalska D., Pawłowska J. et al. Multiproxy paleoceanographic study from the western Barents Sea reveals dramatic Younger Dryas onset followed by oscillatory warming trend // Scientific Reports. 2020. V. 10(1). P. 15667.
  28. Logvina E., Krylov A., Taldenkova Е. et al. Mechanisms of Late Pleistocene authigenic Fe–Mn-carbonate formation at the Laptev Sea continental slope (Siberian Arctic) // Arktos. 2018. V. 4. P. 1–13.
  29. Nakano S. Manganoan vivianite in the bottom sediments of Lake Biwa, Japan // Mineral. J. 1992. V. 16. P. 96–107.
  30. Nriagu J.O. Stability of vivianite and ion-pair formation in the system Fe3(PO4)2–H3PO4–H2O // Geochim. Cosmochim. Acta. 1997. V. 36. P. 459–470.
  31. Reykhard L., Shulga N., Novichkova Ye. et al. Biomineral indicators of hydrological, geological and climatic processes in the Arctic // Acta Crystallographica. Section A: Foundation and Advances. 2017. А74. e250.
  32. Rothe M., Kleeberg A., Hupfer M. The occurrence, identification and environmental relevance of vivianite in waterlogged soils and aquatic sediments // Earth-Science Reviews. 2016. V. 158. P. 51–64.
  33. Stein R., Dittmers K., Fahl K. et al. Arctic (paleo) river discharge and environmental change: evidence from the Holocene Kara Sea sedimentary record // Quaternary Science Reviews. 2004. V. 23. P. 1485–1511.
  34. Taldenkova E., Bauch H.A., Stepanova A. et al. Benthic and planktic community changes at the North Siberian margin in response to Atlantic water mass variability since last deglacial times // Mar. Micropaleontol. 2012. V. 96–97. P. 13–28.
  35. Taldenkova E., Nikolaev S., Bauch H.A. et al. History of ice-rafting and water mass evolution at the Northern Siberian Continental Margin (Laptev Sea) during late glacial and Holocene times // Quaternary Science Reviews. 2010. V. 29 (27–28). P. 3919–3935.
  36. OʹConnell D.W., Jensen M.M., Jakobsend R. et al. Vivianite formation and its role in phosphorus retention in Lake Ørn, Denmark // Chemical Geology. 2015. V. 409. P. 42–53.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

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».