Систематика Cr, Co и редкоземельных элементов в осадочном материале дрейфующих льдов северной части круговорота Бофорта

В статье рассмотрены результаты анализа систематики Cr, Co и редкоземельных элементов (РЗЭ) в транспортируемом льдами осадочном материале (IRS - ice-rafted sediments) северной части круговорота Бофорта (Северный Ледовитый океан). IRS собран в рейсе ARK-XIV-1/a НИС “Поларштерн” в 1998 г. Точное положение источников присутствующего во льдах IRS до настоящего времени не установлено. Это обусловлено, с одной стороны, сложным круговоротом льдов в Арктическом бассейне, с другой - относительно небольшим количеством данных собственно о составе IRS. По представлениям большинства исследователей, основным поставщиком IRS является широкий и мелководный сибирский арктический шельф. В море Бофорта, отличительные особенности которого - существенно более узкий шельф и почти постоянное присутствием льда в летний период, условия для формирования IRS не столь благоприятны. Содержания редких и рассеянных элементов в пробах IRS определены с помощью ИНАА в ГЕОХИ РАН. В результате исследований установлено, что вариации (La/Yb)_N в IRS из северной части круговорота Бофорта характеризуются значениями 8.5-15.5. Они в полной мере соответствуют как средней величине данного параметра во взвеси рр. Маккензи и Арктик-Ред-Ривер (8.6 и 8.5), так и среднему значению (La/Yb)_N для кристаллических образований Канадского щита (14.4). В этот же диапазон укладываются величины (La/Yb)_N для взвеси рр. Яны и Лены (8.7 и 12.4), что может указывать на возможность присутствия в IRS материала, заимствованного на шельфе восточной части моря Лаптевых. На диаграмме Co-Cr не наблюдается перекрытия полей составов современных донных осадков эстуария р. Енисей, с одной стороны, и восточной части Восточно-Сибирского и Чукотского морей, с другой, а осадки дельты р. Маккензи, хотя и сопоставимы с осадками эстуария р. Енисей по содержанию Cr, отличаются от них заметно более низким содержанием Co. На диаграмме Cr-La поле IRS занимает в существенной степени обособленное положение, обладая, все же определенным перекрытием с полями осадков Чукотского моря и дельты р. Маккензи. На диаграмме (La/Yb)_N-La/Co поле состава IRS имеет ≈50-процентное перекрытие с полем состава современных донных осадков Чукотского моря. К нему тяготеет и средняя точка взвеси р. Лены, а точка Канадского щита расположена относительно недалеко, также как и точки взвеси рр. Маккензи и Арктик-Ред-Ривер и PAAS. Перекрытия полей IRS и современных донных осадков эстуариев Оби и Енисея, а также востока Восточно-Сибирского моря, напротив, не наблюдается. Приведенные в статье данные позволяют сделать вывод о присутствии в составе IRS из района Северного полюса осадочного материала, заимствованного как на шельфе моря Бофорт, так и на шельфах восточной части моря Лаптевых и Чукотского моря.

Арктика, осадочный материал, дрейфующие льды, хром, кобальт, редкоземельные элементы, круговорот Бофорта, Трансполярный дрейф, Arctic, sedimentary material, drifting ice, chrome, cobalt, rare earth elements, the Beaufort cycle, Transpolar drift

1. Асадулин Э.Э., Мирошников А.Ю., Величкин В.И. (2013) Геохимическая специализация донных осадков в зонах смешения вод Оби и Енисея с водами Карского моря. Геохимия, (12), 1116-1129.

2. Астахов А.С., Ван Р., Крэйн К., Иванов М.В., Айгуо Г. (2013) Литохимическая типизация обстановок полярного осадконакопления (Чукотское море) методами многокомпонентного статистического анализа. Геохимия, (4), 303-325.

3. Колесник А.Н. (2015) Геохимические особенности современного осадконакопления в Чукотском море. Дис. … канд. геол.-мин. наук. Владивосток: ТОИ ДВО РАН, 142 с.

4. Колесов Г.М. (1994) Определение микроэлементов. Нейтронно-активационный анализ в геохимии и космохимии. Журнал аналитической химии, 49(1), 160-171.

5. Коновалов Г.С., Иванова А.А., Колесникова Т.Х. (1966) Микроэлементы в воде и во взвешенных веществах Азиатской территории СССР. Гидрохим. матер., 42, 112-123.

6. Левитан М.А., Лаврушин Ю.А., Штайн Р. (2007) Очерки истории седиментации в Северном Ледовитом океане и морях Субарктики в течение последних 130 тыс. лет. М.: ГЕОС, 404 с.

7. Левитан М.А., Сыромятников К.В., Кузьмина Т.Г. (2012) Некоторые литолого-геохимические особенности современной и четвертичной седиментации в Северном Ледовитом океане. Геохимия, (7), 627-643.

8. Лисицын А.П. (1978) Процессы океанской седиментации. Литология и геохимия. М.: Наука, 392 с.

9. Лисицын А.П. (1994) Ледовая седиментация в Мировом океане. М.: Наука, 448 с.

10. Лисицын А.П. (2010) Новый тип cедиментогенеза в Арктике - ледовый морской: новые подходы к исследованию процессов. Геология и геофизика, 51(1), 18-60.

11. Лисицын А.П., Гурвич Е.Г., Лукашин В.Н., Емельянов Е.М., Зверинская И.Б., Куринов А.Д. (1980) Геохимия элементов-гидролизатов. М.: Наука, 238 с.

12. Маслов А.В., Ножкин А.Д., Подковыров В.Н., Летникова Е.Ф., Туркина О.М., Гражданкин Д.В., Дмитриева Н.В., Ишерская М.В., Крупенин М.Т., Ронкин Ю.Л., Гареев Э.З., Вещева С.В., Лепихина О.П. (2008) Геохимия тонкозернистых терригенных пород верхнего докембрия Северной Евразии. Екатеринбург: УрО РАН, 274 с.

13. Морозов Н.П., Батурин Г.Н., Гордеев В.В., Гурвич Е.Г. (1974) О составе взвесей и осадков устьевых районов Северной Двины, Мезени, Печоры и Оби. Гидрохим. матер., 60, 60-73.

14. Нестерова И.Л. (1960) Химический состав взвесей и растворенных веществ реки Оби. Геохимия, (4), 355-361.

15. Савенко В.С. (2006) Химический состав взвешенных наносов рек мира. М.: ГЕОС, 174 с.

16. Савенко В.С., Покровский О.С., Дюпре Б., Батурин Г.Н. (2004) Химический состав взвешенного вещества крупных рек России и сопредельных стран. Докл. АН, 398(1), 97-101.

17. Шевченко В.П., Лисицын А.П., Полякова Е.И., Детлеф Д., Серова В.В., Штайн Р. (2002) Распределение и состав осадочного материала в снежном покрове дрейфующих льдов Арктики (пролив Фрама). Докл. АН, 383(3), 385-389.

18. Шевченко В.П., Маслов А.В., Штайн Р. (2015) Распределение редких и рассеянных элементов в осадочном материале, переносимом дрейфующими льдами над плато Ермак, Арктика. Геология морей и океанов. Мат-лы XXI междунар. науч. конф. (Школы) по морской геологии. (Ред.: А.П. Лисицын, Н.В. Политова, В.П. Шевченко). IV. М.: ГЕОС, 337-341.

19. Шевченко В.П., Маслов А.В., Штайн Р. (2016) Распределение ряда редких и рассеянных элементов в осадочном материале, переносимом дрейфующими льдами в районе плато Ермак, Северный Ледовитый океан. Океанология, 57, В печати.

20. Шевченко В.П., Северина О.В., Майорова Н.Г., Иванов Г.В. (1996) Количественное распределение и состав взвеси в эстуариях Оби и Енисея. Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология, (3), 81-86.

21. Andrews J.T., Hardardottir J. (2009) A comparison of Holocene sediment- and paleomagnetic characteristics from the margins of Iceland and East Greenland. Jokull, 59, 51-66.

22. ARCTIC’98: The Expedition ARK-XIV/1a of RV “Polarstern” in 1998 (1999) Ed. W. Jokat. Ber. Polarforsch., 308, 159 p.

23. Behrends M., Peregovich B., Stein R. (1996) Terrigenous sediment supply into the Arctic Ocean: Heavy-mineral distribution in the Laptev Sea. Ber. Polarforsch., 212, 37-42.

24. Chen Z., Gao A., Liu Y., Sun H., Shi X., Yang Z. (2003) REE geochemistry of surface sediments in the Chukchi Sea. Science in China. Series D: Earth Sciences, 46(6), 603-611.

25. Condie K.C. (1993) Chemical composition and evolution of the upper continental crust: contrasting results from surface samples and shales. Chem. Geol., 104, 1-37.

26. Cullers R.L. (2000) The geochemistry of shales, siltstones and sandstones of Pennsylvanian-Permian age, Colorado, USA: Implications for provenance and metamorphic studies. Lithos, 51, 305-327.

27. Cullers R.L., Basu A., Suttner L.J. (1988) Geochemical signature of provenance in sand size material in soils and stream sediments near the Tobacco Root batholith, Montana, USA. Chem. Geol., 70, 335-348.

28. Cullers R.L., Podkovyrov V.N. (2002) The source and origin of terrigenous sedimentary rocks in the Mesoproterozoic Ui group, southeastern Russia. Precam. Res., 117, 157-183.

29. Darby D.A. (2003) Sources of sediment found in sea ice from the western Arctic Ocean, new insights into processes of entrainment and drift patterns. J. Geophys. Res., 108(C8), 3257, doi:10.1029/2002JC001350.

30. Dethleff D., Kuhlmann G. (2010) Fram Strait sea-ice sediment provinces based on silt and clay compositions identity Siberian Kara and Laptev seas as main source areas. Polar Res., 29, 265-282.

31. Eicken H., Reimnitz E., Alexandrov V., Martin T., Kassens H., Viehoff T. (1997) Sea-ice processes in the Laptev Sea and their importance for sediment export. Cont. Shelf Res., 17, 205-233.

32. Farmer G.L., Licht K., Swope R.J., Andrews J.T. (2006) Isotopic constraints on the provenance of fine-grained sediment in LGM tills from the Ross Embayment, Antarctica. Earth Planet. Sci. Lett., 249, 90-107.

33. Gaillardet J., Dupre B., Allegre C.J. (1999) Geochemistry of large river suspended sediments: silicate weathering or recycling tracer? Geochim. Cosmochim. Acta, 63(23/24), 4037-4052.

34. Gordeev V.V., Shevchenko V.P. (1995) Chemical composition of suspended sediments in the Lena River and its mixing zone. Ber. Polarforsch., 176, 154-169.

35. Gordeev V.V., Beeskow B., Rachold V. (2007) Geochemistry of the Ob and Yenisey estuaries: A comparative study. Ber. Polarforsch., 565, 235 p.

36. Hemming S.R., Vorren T.O., Kleman J. (2002) Provinciality of ice rafting in the North Atlantic: Application of 40Ar/39Ar dating of individual ice rafted hornblende grains. Quat. Int., 95-96, 75-85.

37. Lisitzin A.P. (2002) Sea-ice and iceberg sedimentation in the Ocean: recent and past. Berlin, Springer, 2002. 563 p.

38. Lisitzin A.P., Shevchenko V.P. (2016) Glacial-marine sedimentation. Encyclopedia of Marine Geosciences. (eds J. Harff, M. Meschede, S. Petersen, J. Thiede). Dordrecht: Springer Science + Business Media, 288-294.

39. Martin J.M., Meybeck M. (1979) Chemical composition of river-borne particulates. Marine Chem., 7(2), 193-206.

40. McLennan S.M. (2001) Relationships between the trace element composition of sedimentary rocks and upper continental crust. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2, paper 2000GC000109, 24 p.

41. Meese D.A., Reimnitz E., Tucker III W.B., Gow A.J., Bischof J., Darby D. (1997) Evidence for radionuclide transport by sea ice. The Science of the Total Environment, 202, 267-278.

42. Nürnberg D., Wollenburg I., Dethleff D., Eicken H., Kassens H., Letzig T., Reimnitz E., Thiede J. (1994) Sediments in Arctic sea ice: Implications for entrainment, transport and release. Marine Geology, 119, 185-214.

43. Pfirman S., Lange M.A., Wollenburg I., Schlosser P. (1990) Sea ice characteristics and the role of sediment inclusions in deep-sea deposition: Arctic-Antarctic comparisons. Geological history of the Polar Oceans: Arctic versus Antarctic. (Eds U. Bleil, J. Thiede). Dordrecht, Kluwer Academic Publishers, 187-211.

44. Pirrung M., Futterer D., Grobe H., Matthiessen J., Niessen F. (2002) Magnetic susceptibility and ice-rafted debris in surface sediments of the Nordic Seas: Implications for Isotope Stage 3 oscillations. Geo-Marine Letters, 22, 1-11.

45. Puy-Alquiza M.J., Miranda-Aviles R., Cruz-Cruz M., Pérez-Arbizu O., Vega-González M., Ana-Zanor G. (2014) Geochemistry and depositional environment of the Losero Formation in the Mesa Central, México. Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana, 66, 413-430.

46. Rachold V. (1999) 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. Berlin, Springer-Verlag, 199-222.

47. Rachold V., Alabyan A., Hubberten H.-W., Korotaev V.N., Zaitsev A.A. (1996) Sediment transport to the Laptev Sea - hydrology and geochemistry of the Lena River. Polar Res., 15(2), 183-196.

48. Reimnitz E., Dethleff D., Nurnberg D. (1994) Contrasts in Arctic shelf sea-ice regimes and some implications: Beaufort Sea versus Laptev Sea. Marine Geology, 119, 215-225.

49. Shaw D.M., Reilly G.A., Muysson J.R., Pattenden G.E., Campbell F.E. (1967) An estimate of the chemical composition of the Canadian Precambrian shield. Can. J. Earth Sci., 4, 829-853.

50. Shaw D.M., Dostal J., Keays R.R. (1976) Additional estimates of continental surface Precambrian shield composition in Canada. Geochim. Cosmochim. Acta, 40, 73-83.

51. Stein R. (2008) Arctic Ocean sediments: processes, proxies and paleoenvironment. Developments in marine geology. 2nd ed. Amsterdam, Elsevier, 592 p.

52. Taylor S.R., McLennan S.M. (1985) The Continental Crust; Its composition and evolution. London, Blackwell, 320 p.

53. Verplanck E.P., Farmer G.L., Andrews J., Dunhil, G., Millo C. (2009) Provenance of Quaternary glacial and glacimarine sediments along the southeast Greenland margin. Earth Planet. Sci. Lett., 286, 52-62.

54. Viscosi-Shirley C. (2001) Siberian-Arctic Shelf Surface-Sediments: Sources, Transport Pathways and Processes, and Diagenetic Alteration. A dissertation Doctor of Philosophy in Oceanography submitted to Oregon State University. 178 p.

55. Viscosi-Shirley C., Pisias N., Mammone K. (2003) Sediment source strength, transport pathways and accumulation patterns on the Siberian-Arctic’s Chukchi and Laptev shelves. Cont. Shelf Res., 23, 1201-1225.

56. Vonk J.E., Giosan L., Blusztajn J., Montlucon D., Pannatier E.G., McIntyre C., Wacker L., Macdonald R.W., Yunker M.B., Eglinton T.I. (2015) Spatial variations in geochemical characteristics of the modern Mackenzie Delta sedimentary system. Geochim. Cosmochim. Acta, 171, 100-120.