Вертикальные потоки осадочного вещества и современные скорости осадконакопления в Белом море

Изучено морское осадконакопление с использованием рассеянного осадочного материала толщи вод в седиментационных ловушках в сопоставлении с поверхностным слоем донных осадков. На основе обобщения многолетних исследований небольшого внутриконтинентального моря Северного Ледовитого океана, удалось установить новые закономерности осадочного процесса в условиях Субарктической и Арктической зон. Количественный переход рассеянных форм осадочного вещества в концентрированные формы (донные осадки) в Белом море подчиняется линейной зависимости, с локальным максимумом в глубинном нефелоидном слое. Выделяются области сверхбыстрой седиментации – маргинальные фильтры (р. Северная Двина и др.). Прямые количественные данные по потокам осадочного вещества в водной толще Белого моря, полученные с помощью метода седиментационных ловушек на обсерваториях АГОС за 15 лет исследований, дали следующие значения: под деятельным слоем в интервале 48–214 при среднем 74 г/м²/год; в промежуточном слое 54–298 при среднем 132 г/м²/год; в придонном горизонте 149–1814 при среднем 335 г/м²/год. Скорости седиментации (по ²¹⁰Pb, ¹³⁷Cs) в поверхностном слое донных осадков в пересчете на абсолютные массы сухого осадка отвечают интервалу 93–1260 при среднем 310 г/м²/год. Многолетние данные по концентрации рассеянного осадочного вещества в водной толще (взвеси) и величинам потока рассеянного осадочного вещества отчетливо фиксируют устойчивые круглогодичные нефелоидные слои. Таким образом, распределение рассеянных форм осадочного вещества в толще вод происходит по новым закономерностям, которые удается выявить более отчетливо.

1. Бергер В.Я., Примаков И.М. Оценка уровня первичного продуцирования в Белом море // Биология моря. 2007. Т. 33. № 1. С. 53–58.

2. Ветров А.А., Романкевич Е.А. Первичная продукция и потоки органического углерода на дно в Арктических морях Евразии в 2003–2012 гг. // ДАН. 2014. Т. 454. № 1. С. 97–99. https://doi.org/10.7868/S086956521401023X

3. Иванов М.В., Леин А.Ю., Саввичев А.С., Русанов И.И., Веслополова Е.Ф., Захарова Е.Е., Прусакова Т.С. Численность и активность микроорганизмов в пограничной зоне вода осадок и их влияние на изотопный состав углерода органического вещества взвеси и донных осадков Карского моря // Микробиология. 2013. Т. 82. № 6. С. 723–723. https://doi.org/10.7868/S0026365613060062

4. Ильяш Л.В., Радченко И.Г., Новигатский А.Н., Лисицын А.П., Шевченко В.П. Вертикальный поток фитопланктона и осадочного вещества в Белом море по данным длительной экспозиции седиментационных ловушек // Океанология. 2013. Т. 53. № 2. С. 216–224. https://doi.org/10.7868/S0030157413020056

5. Копелевич О.В., Шеберстов С.В., Салинг И.В., Вазюля С.В., Буренков В.И. Сезонная и межгодовая изменчивость биооптических характеристик вод поверхностного слоя Баренцева, Белого, Черного и Каспийского морей по спутниковым данным // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2015. Т. 8. № 1. С. 7–16.

6. Копелевич О.В., Салинг И.В., Вазюля С.В., Глуховец Д.И., Шеберстов С.В., Буренков В.И., Каралли П.Г., Юшманова А.В. Биооптические характеристики морей, омывающих берега западной половины России, по данным спутниковых сканеров цвета 1998–2017 гг. М.: ООО “ВАШ ФОРМАТ”, 2018. 140 с.

7. Левитан М.А. Скорости седиментации отложений последних пяти морских изотопных стадий в Северном Ледовитом океане // Океанология. 2015. Т. 55. № 3. С. 470–479. https://doi.org/10.7868/S0030157415030119

8. Левитан М.А. Плейстоценовые отложения Мирового океана. М.: РАН, 2021. 408 с.

9. Леин А.Ю., Кравчишина М.Д., Политова, Н.В., Саввичев А.С., Веслополова Е.Ф., Мицкевич И.Н., Шевченко В.П., Иванов М.В. Трансформация взвешенного органического вещества на границе вода-дно в морях Российской Арктики (по изотопным и радиоизотопным данным) // Литология и полезные ископаемые. 2012. № 2. С. 115–115.

10. Лисицын А.П. Потоки осадочного вещества, природные фильтры и осадочные системы “живого океана” // Геология и геофизика. 2004. Т. 45. № 1. С. 15–48.

11. Лисицын А.П. Новый тип седиментогенеза в Арктике – ледовый морской, новые подходы к исследованию процессов // Геология и геофизика. 2010. Т. 51. № 1. С. 18–60.

12. Лисицын А.П., Кравчишина М.Д., Копелевич О.В., Буренков В.И., Шевченко В.П., Вазюля С.В., Клювиткин А.А., Новигатский А.Н., Политова Н.В., Филиппов А.С., Шеберстов С.В. Пространственновременная изменчивость концентрации взвеси в деятельном слое Белого моря //ДАН. 2013. Т. 453. № 4. С. 440–445. https://doi.org/10.7868/S0869565213340173

13. Лисицын А.П., Новигатский А.Н., Шевченко В.П., Клювиткин А.А., Кравчишина М.Д., Филиппов А.С., Политова Н.В. Рассеянные формы осадочного вещества и их потоки в океанах и морях на примере Белого моря (результаты 12 лет исследований) // ДАН. 2014. Т. 456. № 3. С. 355–359. https://doi.org/10.7868/S086956521415016X

14. Лисицын А.П., Новигатский А.Н., Алиев Р.А., Шевченко В.П., Клювиткин А.А., Кравчишина М.Д. Сравнительное изучение вертикальных потоков взвеси из водной толщи, скоростей осадкообразования и абсолютных масс донных осадков в Белом море (бассейн Северного Ледовитого океана) // ДАН. 2015а. Т. 465. № 4. С. 489–493. https://doi.org/10.7868/S0869565215340198

15. Лисицын А.П., Новигатский А.Н., Клювиткин A.A. Сезонная изменчивость потоков осадочного вещества в Белом море (бассейн Северного Ледовитого океана) // ДАН. 2015б. Т. 465. № 2. С. 229–234. https://doi.org/10.7868/S0869565215320201

16. Лисицын А.П., Новигатский А.Н., Шевченко В.П., Клювиткин А.А., Кравчишина М.Д., Политова Н.В. Динамика основных компонентов потоков рассеянного осадочного вещества в Белом море // ДАН. 2017. Т. 472. № 6. С. 605–617. https://doi.org/10.7868/S0869565217060238

17. Лукашин В.Н., Клювиткин А.А., Лисицын А.П., Новигатский А.Н. Малая седиментационная ловушка МСЛ-110 // Океанология. 2011. Т. 51. № 4. С. 746–750.

18. Митяев М.В., Герасимова М.В., Дружкова Е.И. Вертикальные потоки осадочного вещества в прибрежных районах Баренцева и Белого морей // Океанология. 2012. Т. 52. № 1. С. 121–130.

19. Новигатский А.Н., Лисицын А.П., Клювиткин А.А., Шевченко В.П., Кравчишина М.Д., Политова Н.В. Вертикальные потоки рассеянного осадочного вещества в Арктическом седиментогенезе внутриконтинентальных морей // ДАН. 2018. Т. 479. № 2. С. 206–211. https://doi.org/10.7868/S0869565218080200

20. Новигатский А.Н., Лисицын А.П., Шевченко В.П., Клювиткин А.А., Кравчишина М.Д., Политова Н.В. Седиментогенез в Белом море: вертикальные потоки рассеянного осадочного вещества и абсолютные массы донных осадков // Океанология. 2020. Т. 60. № 3. С. 429–441. https://doi.org/10.31857/S0030157420030077

21. Политова Н.В., Клювиткин А.А., Новигатский А.Н., Ульянова Н.В., Чульцова А.Л., Кравчишина М.Д., Павлова Г.А., Леин А.Ю. Ранний диагенез в современных донных осадках Двинского залива Белого моря // Океанология. 2016. Т. 56. № 5. С. 771–783. https://doi.org/10.7868/S0030157416050105

22. Степанец О.В., Борисов А.П., Травкина А.В., Соловьева Г.Ю., Владимиров М.В., Алиев Р.А. Использование радионуклидов 210Pb и 137Cs для геохронологии современных осадков Арктического бассейна в местах захоронения твердых радиоактивных отходов // Геохимия. 2010. № 4. С. 424–429.

23. Aliev R., Bobrov V., Kalmykov S., Melgunov M., Vlasova I., Shevchenko V., Novigatsky A., Lisitzin A. Natural and artificial radionuclides as a tool for sedimentation studies in the Arctic region // J. of Radioanalytical and Nuclear Chem. 2007. Vol. 274. Iss. 2. P. 315–321. https://doi.org/10.1007/s10967-007-1117-x

24. Bisson K.M., Boss E., Werdell P.J., Ibrahim A., Behrenfeld M.J. Particulate backscattering in the global ocean: a comparison of independent assessments // Geophys. Res. Lett. 2021. Vol. 48. Iss. 2. P. e2020GL090909. https://doi.org/10.1029/2020GL090909

25. Bringué M., Rochon A. Late Holocene paleoceanography and climate variability over the Mackenzie slope (Beaufort Sea, Canadian Arctic) // Marine Geol. 2012. Vol. 291. P. 83–96. https://doi.org/10.1016/j.margeo.2011.11.004

26. Forest A., Osborne P.D., Fortier L., Sampei M., Lowings M.G. Physical forcings and intense shelf–slope fluxes of particulate matter in the halocline waters of the Canadian Beaufort Sea during winter // Continental Shelf Res. 2015. Vol. 101. P. 1–21. https://doi.org/10.1016/j.csr.2015.03.009

27. Gordeev V.V., Pokrovsky O.S., Shevchenko V.P. The Mixing Zone Between Waters of the Severnaya Dvina River and the White Sea // Biogeochem. of the Atmosphere, Ice and Water of the White Sea / A.P. Lisitsyn, V. Gordeev (Eds.). Environment Part I, Hdb Env. Chem. Springer Int. Publ. AG, 2018. P. 83–113. https://doi.org/10.1007/698_2018_352

28. Honjo S., Doherty K.W. Large aperture time-series sediment traps; design objectives, construction and application // Deep Sea Res. Part A. Oceanographic Res. Papers. 1988. Vol. 35. № 1. P. 133–149. https://doi.org/10.1016/0198-0149(88)90062-3

29. Honjo S., Manganini S.J., Krishfield R.A., Francois R. Particulate organic carbon fluxes to the ocean interior and factors controlling the biological pump: A synthesis of global sediment trap programs since 1983 // Progress in Oceanogr. 2008. Vol. 76. Iss. 3. P. 217–285. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2007.11.003

30. Honjo S., Krishfield R.A., Eglinton T.I., Manganini S.J., Kempa J.N., Doherty K., Hwang J., McKee T.K., Takizawa T. Biological pump processes in the cryopelagic and hemipelagic Arctic Ocean: Canada Basin and Chukchi Rise // Progress in Oceanogr. 2010. Vol. 85. Iss. 3–4. P. 137–170. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2010.02.009

31. Kravchishina M., Klyuvitkin A., Filippov A., Novigatsky A., Politova N., Shevchenko V., Lisitzin A. Suspended particulate matter in the White Sea: the results of longterm interdisciplinary research // Proceedings of the Int. Association of Hydrol. Sci. 2015. Vol. 365. P. 35–41. https://doi.org/10.5194/piahs-365-35-2015

32. Kravchishina M.D., Lisitsyn A.P., Klyuvitkin A.A., Novigatsky A.N., Politova N.V., Shevchenko V.P. Suspended Particulate Matter as a Main Source and Proxy of the Sedimentation Processes // Sedimentation Processes in the White Sea: The White Sea / A.P. Lisitzin, L.L. Demina (Eds.). Environment Part II, Hdb Env. Chem. Springer Int. Publ. AG, 2018. P. 13–48. https://doi.org/10.1007/698_2018_353

33. Kuzyk Z.Z.A., Gobeil C., Macdonald R.W. 210Pb and 137Cs in margin sediments of the Arctic Ocean: Controls on boundary scavenging // Global Biogeochem. Cycles. 2013. Vol. 27. Iss. 2. P. 422–439. https://doi.org/10.1002/gbc.20041

34. Lein A.Y., Lisitsyn A.P. Processes of early diagenesis in the Arctic seas (on the example of the White Sea) // Sedimentation Processes in the White Sea: The White Sea / A.P. Lisitzin, L.L. Demina (Eds.). Environment Part II, Hdb Env. Chem. Springer Int. Publ. AG, 2018. P. 165–206. https://doi.org/10.1007/698_2018_345

35. Novigatsky A.N., Klyuvitkin A.A., Lisitsyn A.P. Vertical Fluxes of Dispersed Sedimentary Matter, Absolute Masses of the Bottom Sediments, and Rates of Modern Sedimentation // Sedimentation Processes in the White Sea: The White Sea / A.P. Lisitzin, L.L. Demina (Eds.). Environ. Part II, Hdb Env. Chem. Springer Int. Publ. AG, 2018. P. 49–66. https://doi.org/10.1007/698_2018_278

36. Pathirana I., Knies J., Felix M., Mann U. Towards an improved organic carbon budget for the Barents Sea shelf, marginal Arctic Ocean // Climate of the Past Discussions. 2013. Vol. 9. Iss. 4. P. 4939–4986. https://doi.org/10.5194/cpd-9-4939-2013

37. Pertsova N.M., Kosobokova K.N. Zooplankton of the White Sea: features of the composition and structure, seasonal dynamics, and the contribution to the formation of matter fluxes // Oceanology. 2003. Vol. 43. Suppl. 1. P. S108–S122.

38. St. John K. Cenozoic ice-rafting history of the central Arctic Ocean: Terrigenous sands on the Lomonosov Ridge // Paleoceanography. 2008. Vol. 23. Iss. 1. A1S05. https://doi.org/10.1029/2007PA001483

39. Stein R. Arctic Ocean sediments: processes, proxies, and paleoenvironment. Elsevier, 2008. Vol. 2. 592 p.

40. Szmytkiewicz A., Zalewska T. Sediment deposition and accumulation rates determined by sediment trap and 210Pb isotope methods in the Outer Puck Bay (Baltic Sea) // Oceanologia. 2014. Vol. 56. Iss. 1. P. 85–106. https://doi.org/10.5697/oc.56-1.085