Аутигенные минералы в донных осадках сиповых областей моря Лаптевых

Abstract

Метановые сипы являются широко распространенным явлением, наблюдаемым на шельфах и континентальных склонах внутренних и окраинных морей по всему миру, в том числе и в море Лаптевых. Ключевыми биогеохимическими процессами, протекающими в донных осадках этих районов, являются анаэробное окисление метана в сочетании с бактериальной сульфатредукцией. Оба этих процесса контролируют образование специфической аутигенной минерализации. Целью настоящей работы являлось изучение аутигенных минералов донных осадков с аномально высокими концентрациями метана, отобранных на двух сиповых участках в северо-восточной части моря Лаптевых, для определения признаков их идентификации в древних осадочных породах. Приведены результаты литологических и минералогических исследований донных осадков. Было установлено, что основными аутигенными минералами в исследованных образцах донных осадков, отобранных с двух сиповых участков в северо-восточной части моря Лаптевых, являются магнезиальный кальцит, гипс и пирит. Разная специфика аутигенной минерализации, предположительно, указывает на различия в режимах миграции метан-содержащих флюидов на этих участках. Временное снижении интенсивности просачивания метана в пределах «восточного сипа» способствовало насыщению поровой воды ионами SO[4]{2-} и Ca{2+} и, как следствие, осаждению гипса. Близповерхностное положение сульфат-метановой транзитной зоны в «западном сипе», обусловленное высокими потоками метана, благоприятствовало осаждению магнезиального кальцита в верхних горизонтах донных осадков. Присутствие пирита в осадках как восточного, так западного сиповых участков является свидетельством активности процесса бактериальной сульфат-редукции при анаэробном окислении метана.

Methane seeps is a widespread phenomenon observed on the shelves and continental slopes of inland and border seas around the world, including the Laptev Sea. Key biogeochemical processes occurring in the bottom sediments of these areas are the anaerobic oxidation of methane in combination with bacterial sulfate reduction. Both of these processes control the formation of specific autigenic mineralization. The aim of this work was to study authigenic minerals of bottom sediments with abnormally high concentrations of methane taken from two seeps in the north-eastern part of the Laptev Sea to determine the signs of their identification in ancient sedimentary rocks. The paper presents the results of lithological and mineralogical studies of bottom sediments. It was found that magnesium calcite, gypsum and pyrite are the main authigenic minerals in the studied samples of bottom sediments taken from two seeps in the north-eastern part of the Laptev Sea. The different specifics of authigenic mineralization indicate differences in conditions of migration of methane-containing fluids in these areas, presumably. Temporary decrease in the rate of methane seepage within the «eastern seep» contributed to the saturation of pore water with SO[4]{2-} and Ca{2+} and, as a consequence, gypsum deposition. The near-surface position of the sulfate-methane transition zone in the «western seep» due to high methane flows favored the precipitation of magnesian calcite in the upper horizons of bottom sediments. The presence of pyrite in sediments of eastern and western seep is evidence of the activity of the bacterial sulfate reduction during anaerobic methane oxidation.