Формы нахождения химических элементов в донных осадках в зонах разгрузки метан-содержащих флюидов на шельфе моря Лаптевых

Abstract

Актуальность исследования обусловлена отсутствием данных о формах нахождения химических элементов в донных осадках моря Лаптевых, а также данных о количественных изменениях форм в ответ на просачивания метана. Цель работы заключается в выявлении особенностей форм нахождения химических элементов в донных осадках в условиях разгрузки метан-содержащих флюидов. Объекты: 9 образцов донных осадков, отобранных с трех горизонтов одной «сиповой» и двух фоновых станций внешнего шельфа-континентального склона моря Лаптевых в ходе экспедиции АМК-82 на борту «Академик М. Келдыш» осенью 2020 г. Методы. Для определения форм нахождения химических элементов в донных осадках использовалась методика последовательного выщелачивания BCR (the European Community Bureau of Reference), остаточная фракция определялась путем растворения в азотной кислоте. Полученные фракции анализировались методом ICP-MS (NexIon 300D, Perkin Elmer, Waltham, MA, USA). Для исследования состава органического вещества на молекулярном уровне использовался пиролиз (Rock-Eval 6 Turbo, Vinci Technologies). Результаты. Выявлено, что в сипах формируется тенденция к сдвигу геохимических условий в сторону увеличения подвижности элементов, вызванная, предположительно, аутигенным карбонатообразованием и аутигенным синтезом сульфидов. Более того, зафиксирован процесс роста восстанавливаемой фракции, связанной с оксидами и гидроксидами Fe. Мы предполагаем, что процесс разгрузки метан-содержащих флюидов играет значительную роль в обогащении аутигенных карбонатов U, Ni, Zn Co, оксидов железа - Sn и V, аутигенных сульфидов - Co, Mn и W. А также предполагаем потенциальное образование халькопирита в качестве аутигенного сульфида в местах разгрузки метана.

Relevance. The lack of elemental speciation data in the bottom sediments of the Laptev Sea, as well as the absence of its quantitative changes in occurrence forms in response to methane emissions. Aim. To assess changes in the elemental speciation in areas where methane-containing fluids are discharged. Objects. Nine samples of bottom sediments taken from three horizons of one "cold seep" and two background stations of the outer shelf-continental slope of the Laptev Sea during the AMK-82 expedition aboard R/V "Academician M.V. Keldysh" in autumn 2020. Methods. Sequential extraction BCR (the European Community Bureau of Reference) was performed to determine the elemental speciation in surface sediments; the residual fraction was determined by dissolving in nitric acid. The obtained fraction solutions were analyzed by ICP-MS (NexIon 300D, Perkin Elmer, Waltham, MA, USA), Pyrolysis (Rock-Eval 6 Turbo, Vinci Technologies). Results. The trend towards an increase in element mobility has been identified as a result of a shift in geochemical conditions that is presumably caused by the authigenic carbonate and sulfide formation. Moreover, the increase in the recoverable fraction (associated only with Fe oxides/hydroxides) is highlighted. We assume that the process of unloading methane-containing fluids plays a significant role in enrichment of authigenic carbonates U, Ni, Zn Co, oxides Fe - Sn and V, authigenic sulfides - Co, Mn and W. We also assume the potential formation of chalcopyrite as an authigenic sulfide in methane discharge areas.