Composition of Sedimentary Organic Matter across the Laptev Sea Shelf: Evidences from Rock-Eval Parameters and Molecular Indicators

Global warming in high latitudes causes destabilization of vulnerable permafrost deposits followed by massive thaw-release of organic carbon. Permafrost-derived carbon may be buried in the nearshore sediments, transported towards the deeper basins or degraded into the greenhouse gases, potentially initiating a positive feedback to climate change. In the present study, we aim to identify the sources, distribution and degradation state of organic matter (OM) stored in the surface sediments of the Laptev Sea (LS), which receives a large input of terrestrial carbon from both Lena River discharge and intense coastal erosion. We applied a suite of geochemical indicators including the Rock Eval parameters, traditionally used for the matured OM characterization, and terrestrial lipid biomarkers. In addition, we analyzed a comprehensive grain size data in order to assess hydrodynamic sedimentation regime across the LS shelf. Rock-Eval (RE) data characterize LS sedimentary OM with generally low hydrogen index (100–200 mg HC/g TOC) and oxygen index (200 and 300 CO2/g TOC) both increasing off to the continental slope. According to Tpeak values, there is a clear regional distinction between two groups (369–401 °C for the inner and mid shelf; 451–464 °C for the outer shelf). We suggest that permafrost-derived OM is traced across the shallow and mid depths with high Tpeak and slightly elevated HI values if compared to other Arctic continental margins. Molecular-based degradation indicators show a trend to more degraded terrestrial OC with increasing distance from the coast corroborating with RE results. However, we observed much less variation of the degradation markers down to the deeper sampling horizons, which supports the notion that the most active OM degradation in LS land-shelf system takes part during the cross-shelf transport, not while getting buried deeper

Sonar Estimation of Methane Bubble Flux from Thawing Subsea Permafrost: A Case Study from the Laptev Sea Shelf

Seeps found offshore in the East Siberian Arctic Shelf may mark zones of degrading subsea permafrost and related destabilization of gas hydrates. Sonar surveys provide an effective tool for mapping seabed methane fluxes and monitoring subsea Arctic permafrost seepage. The paper presents an overview of existing approaches to sonar estimation of methane bubble flux from the sea floor to the water column and a new method for quantifying CH4 ebullition. In the suggested method, the flux of methane bubbles is estimated from its response to insonification using the backscattering cross section. The method has demonstrated its efficiency in the case study of single- and multi-beam acoustic surveys of a large seep field on the Laptev Sea shelf

Organic carbon in surface sediments of Laptev Sea and East Siberian Sea: observation of pyrolysis data

Актуальность исследования обусловлена необходимостью изучения механизмов трансформации и накопления терригенного органического углерода, высвобождаемого из мерзлотных толщ, на шельфе арктических морей. При переносе в системе «суша-море» он может в дальнейшем накапливаться в донных осадках в шельфовой или глубоководной зоне и подвергаться деградации и реминерализации, что приводит к критическим экологическим последствиям. Цель: установление источников и степени диагенетической преобразованности терригенного органического вещества в поверхностных осадках морей Восточной Арктики. Объектом исследования послужили пробы донных осадков, взятые с поверхностного горизонта (0-10 см). Отбор проб проводился в морских исследовательских экспедициях 2011-2019 гг. Результаты. Латеральная выдержанность значений водородного индекса в современных осадках в море Лаптевых связана с вкладом гетерогенного наземного органического вещества, характеризующегося относительной биогеохимической доступностью: водородонасыщенное наземное органическое вещество сменяется морским с сохранением величины водородного индекса. Это отличает море Лаптевых от других арктических акваторий, где по мере удаления от берега отмечался устойчивый рост значения водородного индекса в связи с усилением вклада автохтонного органического вещества. В соотношении параметров δ13C и HI/OI наблюдаются значительные отклонения от линейной зависимости, характерной для консервативного геохимического режима морских акваторий: терригенный материал в осадках губы Буор-Хая характеризуется легким изотопным составом δ13C и повышенными отношением HI/OI, нетипичным для наземного генезиса. Для органического вещества, накопленного в глубоководных осадках континентального склона, напротив, отмечается низкое содержание водорода и высокая доля кислородсодержащих соединений, свидетельствующих о значительной степени диагенетической преобразованности органического вещества.Ongoing global warming accelerates release of relict terrigenous organic carbon from permafrost onto the Arctic shelf waters. When transported in the land-sea system, it can further be accumulated in bottom sediments in the shelf or deep-sea zone and undergo degradation and remineralization, which leads to critical environmental consequences. This study aims at assessing the sources and degradation degree of terrigenous organic matter in the surface sediments of the Eastern Arctic seas. Within this study, marine bottom sediments taken from the surface horizon (0-10 cm) were investigated. Sampling was carried out during the 2011-2019 marine research expeditions. Lateral consistency of hydrogen index values in modern marine sediments on the Eastern Arctic shelf (mainly in the Laptev Sea) is associated with the great contribution of heterogeneous biolabile terrestrial organic matter, in contrast to other Arctic waters, where growing hydrogen index values are associated with the consistently growing contribution of autochthonous organic matter with increasing distance from the coast. While considering the δ13C and HI/OI correlation, there are also significant deviations from the linear dependence which usually indicates a conservative marine geochemical regime. Sediments of the Buor-Khaya Bay are characterized by an increased HI/OI values in contrast to the deep-water sediments of the continental slope which shows lower hydrogen content and a higher proportion of oxygencontaining compounds, indicating a strong transformation of organic matter. These findings confirm a key role of terrigenous supply in specific biogeochemical conditions in the studied area and reveal that geochemical indicators of immature organic matter sources in the Eastern Arctic seas should be interpreted differently from other Arctic continental margins

Composition of organic matter in bottom sediments of the Chaunskaya Bay (East Siberian Sea)

Актуальность исследования определяется необходимостью оценки региональных особенностей транспорта и преобразования органического вещества в различных седиментационных и биогеохимических обстановках, действующих на ВосточноСибирском арктическом шельфе, в том числе в Восточно-Сибирском море - наиболее ледовитом и наименее изученном море Российской Арктики. Цель исследования заключается в определении состава и источников органического вещества донных осадков Чаунской губы (Восточно-Сибирское море). Объекты: 25 проб поверхностных донных осадков, отобранных по профилю от прибрежной зоны Чаунской губы до внутренней части шельфа Восточно-Сибирского моря в ходе комплексной научно-исследовательской морской экспедиции на борту НИС «Академик Опарин» в сентябре-октябре 2020 г. Методы. Для анализа групп углеводородных соединений ОВ донных осадков был применен пиролитический анализ по методу Rock-Eval; оценка распределения н-алканов проводилась на основе результатов газовой хромато-масс-спектрометрии. Гранулометрический анализ осадков выполнялся на лазерном анализаторе частиц. Результаты. Состав осадочного материала в Чаунской губе преимущественно определяется особенностями подводного рельефа и гравитационными потоками поступающего терригенного материала - продуктов локальной термоабразии береговой зоны (о. Айон) и речного аллювия в юго-восточной части губы. Определенную роль в формировании седиментационного облика губы, предположительно, играют процессы вытаивания криозоля в результате разрушения областей припайного льда. Данные пиролиза и анализ распределения н-алканов для поверхностных осадков указывают на смешанный генезис органического вещества в поверхностных осадках с доминирующим вкладом наземного органического вещества высокой степени преобразованности и высокое содержание трудноразлагаемых гуминовых веществ и фульвокислот. Присутствие автохтонного органического вещества отражает высокую продуктивность вод Чаунской губы.The relevance of the study is determined by the need to assess the regional characteristics of transport and transformation of organic matter in various sedimentation and biogeochemical environments on the East Siberian Arctic Shelf, in particular in the less studied and remoted East Siberian Sea. The main aim of the study is to determine the composition and sources of organic matter of bottom sediments of the Chaunskaya Bay (East Siberian Sea). Objects: 25 surface bottom sediments sampled along the transect from the coastal zone of the Chaunskaya Bay to the inner part of the East Siberian Sea shelf during the marine expedition on the R/V «Academician Oparin» in September-October 2020. Methods. Rock-Eval pyrolytic analysis was used to analyze groups of hydrocarbon compounds in organic matter from bottom sediments; the n-alkanes distribution was estimated based on the results of gas chromatography-mass-spectrometry. Grain size analysis was performed on a laser particle analyzer. Results. The composition of sedimentary material in the Chaunskaya Bay is mainly determined by the features of the underwater relief and gravity flows of the incoming terrigenous material - products of local thermal abrasion of the coastal zone (Ayon Island) and river alluvium in the southeastern part of the bay. A certain role in the formation of the sedimentary appearance of the bay is presumably played by the processes of cryosol thawing as a result of the destruction of fast ice areas. Pyrolysis data and analysis of the distribution of n-alkanes for surface sediments indicate a mixed genesis of organic matter in surface sediments with a dominant contribution of terrestrial organic matter of a high degree of transformation and a high content of hardly decomposable humic substances and fulvic acids. The presence of autochthonous organic matter reflects the high productivity of the Chaunskaya Bay waters

Geochemical specific of sediments at methane cold seep site on the Laptev Sea outer shelf

Актуальность. Характерной особенностью шельфа моря Лаптевых является наличие участков массированной разгрузки метан-содержащих флюидов с поверхности морского дна в водную толщу - метановых сипов. Ключевыми биогеохимическими процессами, протекающими при миграции метана через осадочную среду, являются анаэробное окисление метана и бактериальная сульфатредукция. Активность этих процессов приводит к изменению окислительно-восстановительных условий седиментации, что влияет на биогеохимические циклы ряда редокс-чувствительных элементов. Цель: изучение влияния просачивающихся метан-содержащих флюидов на геохимические циклы железа, углерода и некоторых редокс-чувствительных элементов. Объект. Были проанализированы данные о концентрациях углерода, железа, и ряда редокс-чувствительных элементов (Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Cr, Ba, Mo, U) в трех кернах донных осадков, отобранных на внешнем шельфе моря Лаптевых. Два из трех кернов получены на участках с зарегистрированной разгрузкой метан-содержащих флюидов и рассматривались в качестве осадков, подверженных анаэробному окислению метана. Методы: пиролиз (Rock-Eval 6 Turbo, Vinci Technologies), рентгенофлуоресцентный анализ (HORIBA X-Ray Analytical Microscope XGT 7200), масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС, ELAN DRC-e). Результаты. Содержания TOC и Fe в донных осадках не отражают влияния анаэробного окисления на их геохимические циклы и контролируются спецификой пространственного распределения потоков осадочного материала. Во всех изученных кернах отмечаются повышенные концентрации Mn, приуроченные к поверхностному горизонту осадков. На участках разгрузки метана поверхностный слой донных осадков характеризуется обогащением Mo, Ni и Cr. Избирательное обогащения поверхностного слоя осадков некоторыми редокс-чувствительными элементами может быть вызвано миграцией метан-содержащих флюидов, способствующих переносу элементов в растворенной форме из более глубоких горизонтов. Сорбция этих элементов органическим веществом и окислами/гидрокислами Fe-Mn, по-видимому, является ключевым механизмом, контролирующим осаждение Mo, Ni и Cr.Relevance. A specific feature of the Laptev Sea shelf is the sites of discharge of methane-containing fluids from the surface of the seabed into the water column (methane cold seeps). The key biogeochemical processes occurring during methane migration through the sedimentary environment are anaerobic oxidation of methane and bacterial sulfate reduction. The activity of these processes encourages a change in the redox conditions of sedimentation, which affects the biogeochemical cycles of some redox-sensitive elements. The aim of the research is to study the influence of methane-containing fluids on the geochemical cycles of iron, carbon and some redox-sensitive elements. Objects. The data of the concentrations of carbon, iron, and some of redox-sensitive elements (Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Cr, Ba, Mo, U) in three bottom sediment cores sampled on the outer shelf of the Laptev Sea were analyzed. Two of the three cores were obtained at methane cold seep sites and were considered as sediments subject to anaerobic methane oxidation. Methods: pyrolysis (Rock-Eval 6 Turbo, Vinci Technologies), X-Ray analysis (HORIBA X-Ray Analytical Microscope XGT 7200), Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS, ELAN DRC-e). Results. TOC and Fe contents in sediments do not reflect the impact of anaerobic oxidation on their geochemical cycles and controlled by the specifics of the spatial distribution of sedimentary material. In all the studied cores, there are elevated Mn concentrations confined to the surface layer of sediments. At methane cold seep sites, the surface layer of bottom sediments is characterized by enrichment in Mo, Ni and Cr. The selective enrichment of the surface layer of sediments with some redox-sensitive elements can be caused by the migration of methane-containing fluids, which facilitate the transport of elements in dissolved form from deeper horizons. The sorption of these elements by organic matter and Fe-Mn oxihydroxides appears to be the key mechanism controlling the deposition of Mo, Ni, and Cr

Methane seepage impact on authigenic pyrite morphology in sediments of the Laptev Sea continental slope

Актуальность. В работе представлены результаты изучения морфологии и размеров аутигенного пирита, присутствующего в донных осадках как в рассеянном виде, так и в ассоциации с карбонатными стяжениями. С позиции изучения условий раннего диагенеза аутигенный пирит считается наиболее важным сульфидным минералом железа по причине его наибольшей диагенетической стабильности относительно других сульфидов железа. Ранее проведенные многочисленные исследования морфологии и размеров аутигенного пирита показывают возможность использования этой информации для оценки окислительно-восстановительных условий осадконакопления и раннего диагенеза как в современных, так и в древних осадочных бассейнах. Целью работы являлось изучения морфологических и размерных характеристик аутигенного пирита для оценки влияния сульфат-управляемого анаэробного окисления метана на условия раннего диагенеза. Методы: гидроакустические исследования (Kongsberg EA600), рентгенодифракционный анализ (Bruker D2 Phaser), сканирующая электронная микроскопия с локальным энергодисперсионным анализом (TESCAN VEGA 3 SBU). Основные результаты. В морфологическом отношении пирит представлен идиоморфными и гипидиоморфными кристаллами, фрамбоидами и их скоплениями, радиальными наростами, а также стержневидными агрегатами. Средний диаметр фрамбоидов, а также высокое значение стандартного отклонения в обеих рассматриваемых выборках свидетельствует о диагенетическом происхождении пирита. Сульфат-управляемое анаэробное окисление метана является доминирующим процессом, контролирующим формирование сульфидов железа, что подтверждается наличием достаточно крупных фрамбоидов диаметром до 49 мкм. Наблюдаемое разнообразие морфологических форм пирита может отражать изменение диагенетической среды с течением времени, вызванное вариативностью потока метан-содержащих флюидов.Relevance. The paper presents the results of studying the morphology and size distribution of authigenic pyrite, both present in sediments and in carbonate nodules. From the point of view of studying the conditions of early diagenesis, authigenic pyrite is considered the most important iron sulfide mineral due to its greatest diagenetic stability relative to other iron sulfides. Numerous previous studies of the morphology and size of authigenic pyrite show the possibility of using this information to assess the redox conditions of sedimentation and early diagenesis in both modern and ancient sedimentary basins. The aim of the research was to study the morphology and size distribution of authigenic pyrite to assess the effect of sulfate-controlled anaerobic oxidation of methane on the conditions of early diagenesis. Methods: field hydroacoustic researches (Kongsberg EA600), X-ray diffraction (Bruker D2 Phaser), scanning electron microscopy with local energy dispersive analysis (TESCAN VEGA 3 SBU). Results. Morphologically, pyrite is represented by idiomorphic and hypidiomorphic crystals, framboids and their clusters, radial outgrowths, and also rod like aggregates. The mean diameter of framboids, as well as the high value of standard deviation, indicate the diagenetic origin of pyrite. Sulfate-driven anaerobic oxidation of methane is the dominant process that controls the formation of iron sulfides, which is confirmed by the presence of fairly large framboids up to 49 μm in diameter. The observed diversity of pyrite morphology may reflect the change in the diagenetic environment over time, due to the variability of the flow of methane-bearing fluids

Authigenic minerals in the bottom sediments from seeps of the Laptev Sea

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

Geochemical characteristics of organic matter in bottom sediments in Ivashkina Lagoon (Bykovsky Peninsula, Laptev Sea)

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

Identifying sources of organic carbon in surface sediments of Laptev Sea shelf using a Rock-Eval approach

Актуальность исследования обусловлена необходимостью всестороннего изучения процессов, ответственных за изменения биогеохимического режима арктического региона. Увеличение темпов деградации прибрежной и подводной мерзлоты на Восточно-Сибирском шельфе приводит к вовлечению в современный биогеохимический цикл большого объема ремобилизованного органического углерода. Изучение особенностей его транспорта и преобразования в системе суша-шельф играет важную роль для оценки функционирования крайне хрупкой арктической экосистемы. Цель: изучение геохимических характеристик органического вещества, прослеживаемых по профилю от береговой зоны к континентальному склону моря Лаптевых с применением метода Rock-Eval и оценка их взаимосвязи с литологическими свойствами вмещающих осадков. Объектом исследования явились пробы донных осадков, взятые с поверхностного горизонта (0-2 см). Отбор проб проводился в морских арктических экспедициях 2018-2019 гг. на НИС «Академик Мстислав Келдыш». Результаты. На основе результатов пиролитического анализа дана геохимическая характеристика органического вещества, содержащегося в донных осадках моря Лаптевых. Органическое вещество, экспортируемое с речным стоком и продуктами береговой эрозии, характеризуется относительно низким кислородным (OI) и водородным (HI) индексами в прибрежной зоне и на глубинах до нескольких десятков метров. В районе среднего шельфа существенное влияние на состав органического вещества, по всей видимости, оказывает снос осадочного вещества с Новосибирских островов, где активно действуют термоабразионные процессы (снижение значений HI и увеличение OI). Высказано предположение, что для продуктов, выносимых речным стоком, и продуктов эрозии берегов характерны различные пиролитические параметры, определяемые методом Rock-Eval (в частности, значения HI, OI и Tpeak).An increasing rate of degradation of coastal and subsea permafrost leads to remobilization of huge amounts of organic carbon. To know how this remobilized carbon behaves while being transported through the land-shelf system is crucially important for understanding an extremely fragile Arctic ecosystem. This study is aimed at tracing the geochemical signals of organic matter along the profile from the coastal zone to the continental slope of the Laptev Sea, using the Rock-Eval approach. We investigated surface sediment samples obtained during the Arctic marine expeditions of 2018-2019 on the R/V "Akademik Mstislav Keldysh". The most active oxidation of organic matter, exported with river runoff and products of coastal erosion, occurs in the coastal zone at a depth of several tens of meters. A significant effect on the organic matter composition is exerted by the sediment export from Novosibirsk Islands eroding coastlines. We assume that various products carried by river runoff and coastal erosion are characterized by various signatures detected by the Rock-Eval method (e.g., the OI and Tpeak values). It is also shown that the mineral matrix does not seem to provide a first-order control on preventing organic matter degradation during transport from the coastal zone to deep-sea basins

Lithological features and organic matter of sediments in the south-eastern Laptev sea (Muostakh Cape)

Актуальность исследования продиктована необходимостью изучения современных изменений климата, которые рассматриваются как последствия парникового эффекта, обусловленного ростом содержания в атмосфере основных парниковых газов -двуокиси углерода и метана. Для изучения этой проблемы и построения модели климата необходимо проведение комплексных исследований в системе суша-шельф-атмосфера на Арктическом шельфе, включая оценку потенциала морей Восточной Арктики в контексте особенностей литологического состава и трансформации органического вещества в углеводороды в процессе диагенетических и катагенетических преобразований. Цель: изучение литологического и минералогического составов, изменчивости содержания органического вещества (Сорг), молекулярного и изотопного состава углерода (δ13C) в отложениях ледового комплекса побережья моря Лаптевых (мыс Муастах). Объект: пробы современных донных осадков, отобранных в ходе проведения экспедиционных работ 2015 г. в юго-восточной части моря Лаптевых. Методика исследования донных отложений включает в себя пробоподготовку, лабораторно-аналитические исследования (хроматомасс-спектрометрия, пиролиз, изотопия, рентгенофазовый анализ, методы обработки и интерпретации результатов). Результаты. Изучен минералогический состав глинистой фракции, установлена зональность распределения глинистых минералов. Выявлены особенности состава органического вещества на молекулярном и изотопном уровнях. Получены первые результаты по потенциалу генерации углеводородов из органического вещества осадков ледового комплекса, которые доминируют в мелководной части Восточно-Сибирского шельфа. Результаты исследований, полученные по данным пиролиза и хроматомассспектрометрии, имеют высокую степень корреляции и отражают комплекс биохимических процессов, сопровождающих превращение органического вещества на различных стадиях литогенеза. Кроме того, приведены первые оценки потенциала генерации легких углеводородов из Сорг исследуемых осадков.The present study seeks to improve current understanding of modern climate changes, which are considered as the consequences of the greenhouse effect caused by increasing content of the main greenhouse gases - carbon dioxide and methane. Complex studies in the land-shelf-atmosphere system across the Arctic shelf, including biogeochemical and lithological analyses of sediments across Eastern Arctic seas, are needed. The research aims to study both lithological and mineralogical sediment compositions, variability of the organic matter content (Corg), molecular and isotopic composition of carbon (δ13C) contained in the ice complex deposits (ICD) along the Laptev Sea coast (Cape Muostakh). Samples of modern bottom sediments obtained during the expedition of 2015 in the south-eastern part of the Laptev Sea were investigated. Methods used in the present study include GC:MS analysis, pyrolysis, isotope analysis, X:ray phase analysis followed by further numerical processing and interpretation. Results. The mineralogical composition of the clay fraction has been studied, and the distribution of clay minerals has been established. The features of molecular and isotopic Corg composition are revealed. Initial results on the hydrocarbon source of ICD:Corg, which dominates in the shallow part of the East Siberian Arctic shelf, are obtained. Pyrolysis and GC:MS data are highly correlated reflecting complex biogeochemical processes occurring during the Corg transformation at the various stages of lithogenesis. In addition, the study provides preliminary estimates of the light hydrocarbons generation potential for the Corg contained in the sediments. The aim of the work is to study the chemical composition of biological water of individual organs and tissues, on the example of domestic pigs, to obtain background characteristics for biogeochemical monitoring. The methods. Organs and tissues of seven-month domestic pig was sampled in Uspenka village, Pavlodar region (Kazakhstan) just after the slaughter and packed in plastics packages. Biological water was exudated by vacuum sublimation method upon the application of heat. The exudate was analyzed in certificated scientific-education center «Water» at Tomsk Polytechnic University by the method of inductively coupled plasma mass spectrometry according to the certified HCAM 480X method with NeXION 300D spectrometer. Result. The authors have studied the composition and characteristics of distribution of 70 chemical elements in biological water, separated by vacuum sublimation from the organs and tissues of the domestic pig, selected on the territory of the conditionally environmentally friendly village Uspenka, Pavlodar region. The interrelation between the elemental composition of the biological fluid and the physiological functions of the organs of the animals studied as well as the composition of the habitat was revealed