Lithological features of surface sediment and their influence on organic m atter distribution across the East-Siberian Arctic shelf

The Arctic is undergoing rapid climate change, which affects the global and regional carbon cycles. The East Siberian Arctic shelf, that is believed to store huge amounts of organic carbon in different pools, has been the subject of growing scientific interest in recent decades. The aim of the work was to study the lithological features of bottom sediments on the East Siberian Arctic shelf and to assess their influence on the spatial distribution of organic material in the study area. Materials and methods. The sediment samples were collected during the 45-day multidisciplinary SWERUS-C3 expedition on IB ODEN in summer 2014. Surface sediments from inner and middle East Siberian Arctic shelf were collected in summer 2008 during the International Siberian Shelf Study (ISSS-08) campaign onboard the HV Yakob Smirnitsky. The samples were analyzed for the grain size and specific surface area characteristics and total organic carbon content. It is shown that the subglacial sedimentation and the accumulation of predominantly fine-grained sediments prevail within the study area. Nevertheless, atypical sand zones were identified on the outer shelf. The authors have suggested several external factors, including modern and paleo ice scouring in the early Holocene, and intensive gas venting, which are accompanied by removal of fine-grained sediments. The paper considers spatial distribution of organic matter in the bottom sediments of the East Siberian Arctic shelf and its interrelation with their lithological properties

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

Lithological features of surface sediment and their influence on organic m atter distribution across the East-Siberian Arctic shelf

Актуальность. Восточно-Сибирский арктический шельф - уникальный природный комплекс, в последние десятилетия представляющий особый интерес для ученых при исследовании функционирования арктической климатической системы и ее влияния на усиливающееся глобальное потепление. Кроме того, разностороннее изучение природных процессов на арктическом шельфе мотивировано и другим ключевым прикладным аспектом - интенсификацией поисково-разведочных работ на углеводородные ресурсы. Целью работы явилось изучение литологических особенностей донных осадков на Восточно-Сибирском арктическом шельфе и оценка их влияния на пространственное распределение органического материала на территории Восточно-Сибирского арктического шельфа. Материалы и методы. Исследование основано на изучении проб, отобранных на внешнем части Восточно-Сибирского арктического шельфа в 45-дневной мультидисциплинарной экспедиции SWERUS-3 на ледоколе ODEN летом 2014 г. На внутреннем и среднем Восточно-Сибирском арктическом шельфе образцы осадков были отобраны в экспедиции International Siberian Shelf Study (ISSS-08) на борту исследовательского судна «Яков Смирницкий» летом 2008 г. Для образцов были определены их гранулометрические характеристики, удельная площадь поверхности зерен и содержание общего органического углерода. Показано, что на исследуемой акватории преобладает тип устойчивой подледной седиментации с аккумуляцией преимущественно дисперсных осадков. Тем не менее, на внешнем шельфе выделены азональные для данного района песчаные области, обусловленные воздействием одного или нескольких внешних факторов, среди которых современная ледовая эрозия, экзарационная деятельность палео-ледников в раннем голоцене, а также интенсивная разгрузка газовых флюидов, сопровождающаяся вымыванием тонкозернистых осадков. Рассмотрено пространственное распределение органического вещества в донных осадках Восточно-Сибирского арктического шельфа и его взаимосвязь с их литологическими свойствами.The Arctic is undergoing rapid climate change, which affects the global and regional carbon cycles. The East Siberian Arctic shelf, that is believed to store huge amounts of organic carbon in different pools, has been the subject of growing scientific interest in recent decades. The aim of the work was to study the lithological features of bottom sediments on the East Siberian Arctic shelf and to assess their influence on the spatial distribution of organic material in the study area. Materials and methods. The sediment samples were collected during the 45-day multidisciplinary SWERUS-C3 expedition on IB ODEN in summer 2014. Surface sediments from inner and middle East Siberian Arctic shelf were collected in summer 2008 during the International Siberian Shelf Study (ISSS-08) campaign onboard the HV Yakob Smirnitsky. The samples were analyzed for the grain size and specific surface area characteristics and total organic carbon content. It is shown that the subglacial sedimentation and the accumulation of predominantly fine-grained sediments prevail within the study area. Nevertheless, atypical sand zones were identified on the outer shelf. The authors have suggested several external factors, including modern and paleo ice scouring in the early Holocene, and intensive gas venting, which are accompanied by removal of fine-grained sediments. The paper considers spatial distribution of organic matter in the bottom sediments of the East Siberian Arctic shelf and its interrelation with their lithological properties