Геохимические особенности органического вещества в донных отложениях лагуны Ивашкиной (Быковский полуостров, море Лаптевых)

Abstract

Актуальность. В настоящее время для прогнозирования глобальных климатических изменений особое значение имеет исследование природных механизмов функционирования арктической биогеохимической экосистемы с применением различных методов и аналитических подходов. Органическое вещество современных донных осадков, аккумулирующее гетерогенные сигналы различных процессов транспорта и трансформации углерода, является индикатором уникальных особенностей седиментогенеза и диагенеза осадков. Использование наборов высокоточных геохимических инструментов позволяет получить важную информацию о вкладе аллохтонной и автохтонной компоненты в состав органического вещества и таким образом внести вклад в понимание отдельных элементов современного арктического цикла углерода. Цель исследования заключается в определении литологических и органо-геохимических особенностей отложений, накопленных в специфических лагунных условиях прибрежной части моря Лаптевых (Ивашкина лагуна, Быковский полуостров). Материалы и методы. Объектом исследования был выбран разрез осадков в районе дельты реки Лена. Для оценки изменчивости молекулярного состава органического вещества в процессе накопления толщ осадков был исследован 18-метровый интервал керна скважины VD-13, пробуренной в центральной части Ивашкиной лагуны во время весенней арктической экспедиции 2013 г. Для образцов были определены их гранулометрические характеристики, а также проведены пиролитические и хромато-масс-спектрометрические исследования. Показано, что повышенное содержание органического углерода (Сорг) в разрезе приурочено к пелитовой фракции осадков. Распределение н-алканов характеризуется доминированием высокомолекулярных нечетных гомологов, что указывает на повсеместно определяющий вклад высшей наземной растительности в формирование органического вещества, аккумулируемого в осадках. Тем не менее, вклад потенциально миграционной органической компоненты не исключен, так как для ряда образцов отмечается присутствие низкомолекулярной фракции н-алканов. Результаты пиролитического анализа образцов указывают на резкую изменчивость содержания Сорг и летучих органических соединений с глубиной.

Studying Arctic biogeochemical ecosystem with various methods and approaches is of vital importance to further predict future global climate changes. Organic matter of modern bottom sediments, which accumulates heterogeneous signals of various processes of carbon transport and transformation, acts as the unique indicator of initial depositional environment of sediment and its diagenetic history. Using high-precision geochemical instruments allows us to obtain important information on potential input of both allochthonous and autochthonous components to organic matter, and thus to further promote understanding of the modern Arctic carbon cycle. The aim of the research is to study the lithological and organo-geochemical features of the sediments accumulated in the specific lagoon conditions of the coastal part of the Laptev Sea (Ivashkina Lagoon, Bykovsky Peninsula). Materials and methods. Precipitation in the area of the Lena river delta was selected as an object of the study. To assess the variability of molecular composition of organic matter in accumulation of sediments, the 18--meter interval of the VD-13 well, drilled in the central part of the Ivashkina lagoon during the 2013 spring Arctic expedition, was investigated. For the samples, their granulometric characteristics were determined, and pyrolytic and chromatography-mass spectrometric studies were conducted as well. It is shown that the increased content of organic carbon in the section is confined to the pelitic fraction of sediments. The distribution of n-alkanes is characterized by the dominance of high molecular weight odd homologues, which indicates the ubiquitous contribution of higher terrestrial vegetation to formation of organic matter accumulated in sediments. However, the contribution of the potentially migratory organic component is not excluded, since the presence of a low molecular weight fraction of n-alkanes is noted for a number of samples. The results of the pyrolytic analysis of the samples indicate a sharp variability in the content of Corg and volatile organic compounds with depth.