Typifying pore waters composition of bottom sediments from the northwest Arctic shelf of the Barents and Kara Seas

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This article investigates pore waters in poorly studied regions of the northwestern Russian Arctic shelf sedimentary deposits. The research was conducted on modern seabed sediment samples with a maximum thickness of three meters, collected during field marine expeditions in the northern region of the Barents-Kara Sea shelf. Processes of pore water chemical composition formation, their origin and evolution, as well as interactions with enclosing sediments, gases, and organic matter are considered. Particular emphasis is placed on the distinctive characteristics of these processes under low-temperature conditions, accounting for the specific Quaternary developmental history of the region. Acquiring new insights about the “pore-water–sediment” system is crucial both for understanding general arctic sedimentation processes and for locating hydrocarbon reservoirs on the Russian Arctic shelves. Typification of component composition in pore waters was achieved by combining statistical and geochemical approaches. As a result, four distinct types of pore waters were identified: sedimentational, diagenetic, desalinated and transitional. It was found that most analyzed pore water samples belong to the sedimentational type, which had not experienced significant changes through early diagenesis and resembled seawater composition. Some samples exhibited diagenetic-type pore waters formed through sulfate reduction processes, indicating initial diagenetic transformations towards direct metamorphization of their composition. Stations with weaker manifestations of diagenetic processes were classified into the transitional type. Desalinated-type stations included dense, Low-moisture sediment sample where decreased mineralization of pore waters due to almost proportional reductions in concentrations of major components was observed. The clustering methodology applied here can be applied to other marine Arctic regions.

References

  1. Современные осадки морей и океанов (Труды совещания. 24-27 мая 1960 г.) / [Редколлегия: акад. Н. М. Страхов и др.]. М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1961. 646 с.
  2. Шиндина Н. Е., Казак Е. С. Исследование донных отложений Арктического шельфа: стратегические задачи, приоритетные цели, методология // Геология, география и глобальная энергия. 2025. № 2(97).
  3. Коротков А. И., Павлов А. Н., Юровский Ю. Г. Гидрогеология шельфовых областей. Л.: Недра, 1980. 216 с.
  4. Валяшко М. Г., Гурский Ю. Н., Гричук Д. В. О направлении развития химического состава поровых вод в донных отложениях морей и океанов // Литология и полезные ископаемые. 1979. № 4. С. 43-63.
  5. Гурский Ю. Н. Иловые воды морей и океанов и процессы формирования их химического состава // Закономерности формирования химического состава природных вод. 1981. С. 32-64.
  6. Гурский Ю. Н. Геохимия процессов формирования химического состава поровых (иловых) вод морских отложений и их классификация // Геохимия природных вод. Ленинград: Гидрометиздат, 1985. С. 242-251.
  7. Кречетов П. П., Дианова Т. М. Химия почв. Аналитические методы исследования: Учеб. пособие. М.: МГУ, 2009. 248 с.
  8. Казак Е. С., Шиндина Н. Е. Лабораторные методы определения состава поровых вод слабопроницаемых отложений // Вестн. Моск. ун-та. Серия 4: Геология. 2025. 64(1). С. 30-40. doi: 10.55959/MSU0579-9406-4-2025-64-1-30-40 EDN: OWRCKM.
  9. Валяшко М. Г. Геохимические закономерности формирования месторождений калийных солей. М.: Изд-во МГУ, 1962.
  10. Гурский Ю. Н. Геохимия литогидросферы внутренних морей. Том 1. М.: ГЕОС, 2003. С. 247-265. EDN: QKFWUB.
  11. StatSoft, Inc. STATISTICA (data analysis software system), version 10. 2011. URL: www.statsoft.com.
  12. Дюран Б. Кластерный анализ / Б. Дюран, П. Оделл. М.: Статистика, 1977. 128 с.
  13. Казак Е. С., Корзун А. В., Ахманов Г. Г., Бакай Е. А. Геохимия поровых вод донных отложений в северо-восточной части шельфа Баренцева моря // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2021. № 5. С. 39-54. EDN: LNMCZN.
  14. Ахманов Г. Г., Соломин Г. В., Петрова Е. В. и др. Инженерно-геологические особенности и переуплотнение глинистых неоплейстоценовых отложений северо-восточной части Баренцева моря // Грунтоведение. 2022. № 2. С. 13-26. doi: 10.53278/2306-9139-2022-2-19-13-26 EDN: TBCZLR.
  15. Сулин В. А. Условия образования, основы классификации и состав природных вод, в частности воды нефтяных месторождений. Ленинград: Изд-во Академии наук СССР, 1948. 107 с.
  16. Павлова Л. Г. Геохимия иловых вод в условиях арктического ледово-морского седиментогенеза: диссертация на соискание ученой степени доктора географических наук. Мурманск, 2001. 290 с. EDN: VMOKHZ.
  17. Demina L. L., Dara O., Alekseeva T., Budko D., Novichkova E., Politova N., Solomatina A., Bulokhov A., Aliev R. Elemental and mineral composition of the Barents Sea recent and late pleistocene−holocene sediments: a correlation with environmental conditions // Minerals. 2020. Vol. 10, № 7. P. 593. doi: 10.3390/min10070593 EDN: YYELPH.
  18. Павлидис Ю. А., Богданов Ю. А., Левченко О. В., Мурдма И. О., Тарасов Г. А. Новые данные о природной обстановке в Баренцевом море в конце валдайского ледниковья // Океанология. 2005. Т. 45, № 1. С. 92-106. EDN: HRVYVT.
  19. Горшкова Т. И. Органическое вещество современных шельфовых осадков северных морей СССР // Проблемы геологии шельфа. М.: Наука, 1975. С. 66-72.
  20. Сигачева Л. Ю., Видищева О. Н., Ахманов Г. Г. и др. Геохимические характеристики органического вещества донных отложений северной части Баренцева моря как индикатор миграции углеводородов из недр // Георесурсы. 2023. Т. 25. № 4. С. 42-57. doi: 10.18599/grs.2023.4.3 EDN: KBNPOK.
  21. Сигачева Л. Ю., Валиева Э. И., Видищева О. Н. и др. Органическое вещество донных осадков северо-восточной и северной частей Баренцевоморского шельфа (по результатам экспедиций TTR-19 и TTR-20) // Успехи органической геохимии: Материалы 2-й Всероссийской научной конференции с участием иностранных ученых. Новосибирск, 2022. С. 247-250. doi: 10.25205/978-5-4437-1312-0-247-250 EDN: UWWKCT.
  22. Stein R., Fahl K. Total organic carbon in surface sediments // PANGAEA, 2004. URL: https://doi.org/10.1594/PANGAEA.137002.
  23. Розанов А. Г. Геохимические особенности глубоководных донных отложений Карского моря (Новоземельская впадина, желоб Святой Анны) // Океанология. 2015. Т. 55. № 4. С. 709-722. doi: 10.7868/S0030157415030156 EDN: UDEUIJ.
  24. Лейн А. Ю., Маккавеев П. Н., Савичев А. С. и др. Процессы трансформации взвеси в осадок в Карском море // Океанология. 2013. Т. 53. № 5. С. 643-679.
  25. Meister P., Herda G., Petrishcheva E., Gier S., Dickens G. R., Bauer C., Liu B. Microbial Alkalinity Production and Silicate Alteration in Methane Charged Marine Sediments: Implications for Porewater Chemistry and Diagenetic Carbonate Formation // Front. Earth Sci. 2022. V. 9. P. 1-18.
  26. Ахманов Г. Г., Соловьева М. А., Пятилова А. М. и др. Следы "останца" ледникового щита и современная флюидоразгрузка на дне ССВ Баренцева моря: данные геолого-геофизических и геохимических исследований в экспедиции TTR-20 // Морские экспедиционные исследования России в 2022 году: Тезисы докладов конференции "Итоги экспедиционных исследований в 2022 году в Мировом океане, внутренних водах, на архипелаге Шпицберген и полуострове Камчатка". М.: МИРЭА, 2022. С. 62-66.
  27. Егошина Е. Д., Видищева О. Н., Полудеткина Е. Н. и др. Состав и происхождение газов из донных отложений СВ Баренцева моря (по результатам экспедиции TTR-19) // Maresedu-2020: Труды IX международной научно-практической конференции "Морские исследования и образование". Т. 3. 2020. С. 86-89.
  28. Киль А. О., Полудеткина Е. Н., Токарев М. Ю. и др. Проявления флюидоразгрузки в верхней части разреза и на морском дне прогиба уединения, Северо-Карский бассейн (по данным экспедиции TTR-21) // Рельеф и четвертичные образования Арктики, Субарктики и Северо-Запада России. Вып. 9. 2022. С. 117-122. doi: 10.24412/2687-1092-2022-9-117-122 EDN: LTLLYF.
  29. Леин А. Ю., Кравчишина М. Д., Павлова Г. А. и др. Солевой состав и биогенные элементы в современных иловых водах Баренцева моря (данные 1997–2019 гг.) // Система Баренцева моря (сборник). 2021. С. 370-398. doi: 10.29006/978-5-6045110-0-8/(28) EDN: CBBNYF.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).