Икаит в зоне метановой аномалии на континентальном склоне Японского моря

Шакиров Р.Б., Сорочинская А.В., Яцук А.В., Аксентов К.И., Карабцов А.А., Вовна В.И., Осьмушко И.С., Короченцев В.В.


DOI: 10.31431/1816-5524-2020-2-46-72-84

Аннотация

Представлены результаты изучения аутигенных карбонатных конкреций, обнаруженных в донных отложениях на юго-западном континентальном склоне залива Петра Великого (Японское море). Конкреции зафиксированы в алевропелитовом осадке предположительно позднеплейcтоцен-голоценового возраста с аномально высокими концентрациями метана (до 13% об.). Данные рентгеноструктурного анализа показали, что внутренняя часть карбонатных конкреций состоит из кальцита, а внешняя — из икаита. После пребывания икаита в течение суток при комнатной температуре он трансформировался в кальцит и ватерит. Изотопный состав углерода (δ13С) и кислорода (δ18О) образцов варьирует от -21.2‰ до -20.0‰ и от 1.3 до 1.49‰ VPDB соответственно. Такие значения δ13С предполагают, что основным источником углерода при формировании икаита являлось органическое вещество. Аномальные концентрации метана в осадках могут свидетельствовать о наличии на изучаемой площади газогидратов, при разрушении которых возникают условия, благоприятные для формирования икаита. Исследуемая площадь может быть проявлением нового газогидратоносного района в Японском море. Зафиксированы три энергетических состояния атомов углерода, что является новым в исследовании аутигенной карбонатной минерализации.

Ключевые слова

залив Посьета; Японское море; икаит; глендонит; метан

Полный текст:

PDF

Литература

Астахов А.С., Аксентов К.И., Белоус О.В. и др. Геологические и геоэкологические исследования в Японском море в рейсе НИС «Профессор Гагаринский» (октябрь-ноябрь 2009 г) // Тихоокеанская геология. 2011. Т. 30. № 1. С. 119−124 [Astakhov A.S., Aksentov K.I., Belous O.V. et al. Geological and geoecological research in the Sea of Japan in Cruise 45 of the R/V «Professor Gagarinskiy» (October–November 2009) // Tikhookeanskaya geologiya. 2001. V. 30. № 1. P. 119−124 (in Russian)].

Бродская Н.Г., Рентгартен Н.В. Органогенная природа диагенетических образований типа «геннойши» // Проблемы литологии и геохимии осадочных пород и руд. Москва: Наука. 1975. С. 312−322 [Brodskaya N.G., Rengarten N.V. Organogennaya priroda diageneticheskikh obrazovaniy tipa «gennoyshi» // Problemy litologii i geokhimii osadochnykh porod i rud. Moskva: Nauka. 1975. P. 312−322 (in Russian)].

Буров Б.А., Обжиров А.И., Гресов А.И. и др. К вопросу о формировании аномалий концентрации метана и электрического поля в юго-западной части залива Петра Великого (Японское море) // Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 9. C. 1469−1480. https://doi.org/ 10.15372/GiG20180911 [Burov B.A., Obzhirov A.I., Gresov A.I. et al. Formation of methane concentration and electromagnetic-fields anomalies in southwestern Peter the Great Gulf (Sea of Japan) // Russian Geology and Geophysics. 2018. V. 59. Iss. 9. P. 1182−1191. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2018.08.011].

Валитов М.Г., Шакиров Р.Б., Яцук А.В. и др. Комплексная геолого-геофизическая экспедиция на научно-исследовательском судне «Академик Опарин» в Татарском проливе Японского моря (рейс № 54, 2017 г) // Океанология. 2019. Т. 59. № 2. С. 311−314. https://doi.org/10.31857/S0030-1574592311-314 [Valitov M.G., Shakirov R.B., Yatsuk A.V. et al. Integrated Geological and Geophysical Expedition aboard the R/V Akademik Oparin to the Tatar Strait, Sea of Japan (Cruise 54, 2017) // Oceanology. 2019. V. 59. № 2. P. 283−286. https://doi.org/10.1134/S0001437019020188].

Вовна В.И. Электронная структура химических соединений: в 5 томах. Т. 1. Простые молекулы / Владивосток: Изд-во Дальневосточного федерального университета. 2018. 360 с. [Vovna V.I. Electronic structure of chemical compounds: in 5 volumes. V. 1. Simple molecules.Vladivostok: Publishing House of the Far Eastern Federal University. 2018. 360 p. (in Russian)].

Галимов Э.М. Природа глобальных вариаций изотопного состава углерода в биосфере // Геохимия. 1999. № 8. С. 787−803 [Galimov E.M. The nature of global variations in the carbon isotope composition in the biosphere // Geochemistry. 1999. № 8. P. 787−803 (in Russian)].

Геология СССР. Т. XXXII. М. Недра. 1969. 696 с. [Geology of the USSR. V. XXXII. M. Nedra. 1969. 696 p. (in Russian)].

Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1: 200 000. Издание второе. Ханкайская серия. Лист 3. Тектоническая схема. Лист К-52-XII (Владивосток), К-52-XVIII (Зарубино). МПР РФ Приморская поисково-съемочная экспедиция. 2002 [State geological map of the Russian Federation on a scale of 1: 200 000. Second edition. Khankai series. Sheet 3. Tectonic scheme. Sheet K-52-XII (Vladivostok), K-52-XVIII (Zarubino). Ministry of Natural Resources of the Russian Federation Seaside search and survey expedition. 2002 (in Russian)].

Григорьева Н.И., Ивин В.В. Подводные исследования Большого Гамовского каньона (район залива Петра Великого, Японское море) // Тихоокеанская геология. 2015. Т. 34. №1. С. 103−108 [Grigorieva N.I., Ivin V.V. Underseas exploration of the Bol’shoy Gamov Canyon (the area of Peter the Great Bay, the Sea of Japan) // Russian Journal of Pacific Geology . 2015. V. 34. № 1. P. 103−108 (in Russian)].

Гусев Е.А., Матюшев А.П., Рудой А.С. и др. Четвертичные отложения центральной части Карского моря. В кн. Опыт системных океанологических исследований в Арктике / Ред. А.П. Лисицын. Москва: Научный мир, 2001. С. 553−558 [Gusev Ye.A., Matyushev A.P., Rudoy A.S. et al. Chetvertichnyye otlozheniya tsentral'noy chasti Karskogo morya. Opyt sistemnykh okeanologicheskikh issledovaniy v Arktike / Red. A.P. Lisitsyn. Moskva: Nauchnyy mir. 2001. P. 553−558 (in Russian)].

Захарова М.А. Литология палеогеновых отложений Сахалина и условия их образования. Новосибирск: Наука. 1973. 108 с. [Zakharova M.A. Litologiya paleogenovykh otlozheniy Sakhalina i usloviya ikh obrazovaniya. Novosibirsk: Nauka. 1973. 108 p. (in Russian)].

Каплан М.Е. Кальцитовые псевдоморфозы (псевдогеймосент, яровит, тинолит, глендонит, беломорские рогульки) в осадочных породах. Происхождение псевдоморфоз // Литология и полезные ископаемые. 1979. № 5. С. 125−141. [Kaplan M.Ye. Kal'tsitovyye psevdomorfozy (psevdogeymosent, yarovit, tinolit, glendonit, belomorskiye rogul'ki) v osadochnykh porodakh. Proiskhozhdeniye psevdomorfoz // Lithology and Mineral Resources. 1979. № 5. P. 125−141 (in Russian)].

Карнаух В.Н., Суховеев Е.Н., Матюхов В.П. и др. Характер распределения приповерхностных скоплений газа в осадках юго-западной части залива Петра Великого (Японское море) // Вестник ДВО РАН. 2019. № 2. С. 25−34. https://doi.org/10.25808/08697698.2019.204.2.003 [Karnaukh V.N., Sukhoveyev Ye.N., Matyukhov V.P. et al. Distribution of shallow gas accumulations in the sediments of the south-western part of the Peter the Great (Japan sea) // Vestnik DVO RAN. 2019. № 2. P. 25−34 (in Russian)].

Кравчишина М.Д., Леин А.Ю., Саввичев А.С. и др. // Аутигенный Mg-кальцит на метановом полигоне в море Лаптевых. Океанология. 2017. Т. 57. № 1. С. 194−213. https://doi.org/10.7868/S0030157417010063 [Kravchishina M.D., Lein A.Y., Savvichev A.S. et al. Authigenic Mg-calcite at a cold methane seep site in the Laptev Sea // Oceanology. 2017. V. 57. № 1. P. 174−191. https://doi.org/10.1134/S0001437017010064].

Крылов А.А., Логвина Е.А., Матвеева Т.В. и др. Икаит (CaCO3×6H2O) в донных отложениях моря Лаптевых и роль анаэробного окисления в процессе его формирования // Записки Российского минералогического общества. 2015. № 4. С. 62−75 [Krylov A.A., Logvina Ye.A., Matveyeva T.V. et al. Ikait (CaCO3×6H2O) in bottom sediments of the Laptevs sea and the role of anaerobic methane oxidation in this mineral process // Zapiski Rossiyskogo mineralogicheskogo obshchestva. 2015. №4. P. 62−75 (in Russian)].

Крылов А.А., Хлыстов О.М., Земская Т.И. и др. Формирование аутигенных карбонатов в грязевых вулканах озера Байкал // Геохимия. 2008. № 10. С. 1051−1062 [Krylov A.A., Khlystov O.M, Zemskaya T.I. et al. Formation of authigenic carbonates in mud volcanoes of Lake Baikal // Geochemistry International. 2008. V. 46. № 10. P. 985−995 (in Russian)].

Леин А.Ю. Аутигенное карбонатообразование в океане // Литология и полезные ископаемые. 2004. № 1. С. 3−35 [Lein A.Yu. Authigenic carbonate formation in the ocean // Lithology and Mineral Resources. 2004. № 1. P. 3−35 (in Russian)].

Леин А.Ю., Иванов М.В. Биогеохимический цикл метана в океане. Москва: Наука. 2009. 576 с. [Lein A.Yu., Ivanov. M.V. Biogeochemical cycle of methane in the ocean. Moscow: Nauka. 2009. 576 p. (in Russian)].

Мишукова Г.И., Мишуков В.Ф., Обжиров А.И. Особенности проявления метана в природных водах на территории Приморского края России // Вестник ДВО РАН. 2009. № 6. С. 43−49 [Mishukova G.I., Mishukov V.F., Obzhirov A.I. Features of methane inputs from natural waters at the territory of Primorsky Krai, Russian // Vestnik DVO RAN. 2009. № 6. P. 43−49 (in Russian)].

Нефедов В.И. Рентгеноэлектронная спектроскопия химических соединений / Москва: Химия, 1984. 256 с. [Nefedov V.I. X-ray spectroscopy of chemical compounds / Moscow: Chemistry, 1984. 256 p. (in Russian)]

Николаева Н.А., Деркачев А.Н., Обжиров А.И., Сорочинская А.В. Минералого-геохимические признаки формирования и деградации газовых гидратов в приповерхностных горизонтах осадков северо-восточного склона о. Сахалин // Геология морей и океанов, материалы XVII Международной научной конференции. 2007. ГЕОС. Т.1. С. 119−121 [Nikolaeva N.A., Derkachev, A.N., Obzhirov A.I., Sorochinskaya A.V. Mineralogical and geochemical signs of the formation and degradation of gas hydrates in the near surface sediment horizons of the northeastern slope of Sakhalin island // Geology of the seas and oceans, materials of the XVII International Scientific Conference. 2007. GEOS. V1. P. 119−121 (in Russia)].

Обжиров А.И. Газогеохимические исследования в заливе Петра Великого и прибрежных территориях. Дальневосточные моря России. Геологические и геофизические исследования. Кн. 3 / Под ред. В.А. Акуличева. Москва: Наука, 2007. С. 131−136 [Obzhirov A.I. Gas geochemical studies in Peter the Great Bay and coastal territories. Far Eastern Seas of Russia. Geological and geophysical research / Ed. V.A. Akulichev. Moscow: Nauka, 2007. V. 3. P. 131−136 (in Russian)].

Обжиров А.И. Основные результаты комплексных исследований в международной научной экспедиции в Охотском и Японском морях, август 2012 // Тихоокеанская геология. 2013. Т. 32. № 6. С. 112 [Obzhirov A.I. The main results of comprehensive research in an international scientific expedition in the Sea of Okhotsk and the Sea of Japan, August 2012 // Russian Journal of Pacific Geology. 2013. V. 32. № 6. P. 112 (in Russian)].

Объяснительная записка к Государственной геологической карте РФ масштаба 1: 200 000. Издание второе. Лист К-52-XVIII (Зарубино) / Ред. Цесарский Н.К. ППСЭ МПР РФ. М. 2000. 207 с. [Explanatory note to the State Geological Map of the Russian Federation on a scale of 1: 200000. Second edition. Sheet K-52-XVIII (Zarubino) /Ed. Caesarsky. N.K. PPSEMPRRF. M. 2000. 207 p. (in Russian)].

Тищенко П.Я., Свининников А.И., Павлова Г.Ю. и др. Образование доломита в Японском море // Тихоокеанская геология. 2001. Т. 20. № 5. С. 84–92 [Tischenko P.Ya., Svininnikov A.I., Pavlova G.Yu. et al. The formation of dolomite in the Sea of Japan // Russian Journal of Pacific Geology. 2001. V. 20. № 5. P. 84−92 (in Russian)].

Хахенберг Х., Шмидт А. Газохроматографический анализ равновесной паровой фазы. Москва: Мир, 1979. 160 с. [Khakhenberg H., Shmidt A. Gazokhromatograficheskiy analiz ravnovesnoy parovoy fazy. Moskva: Mir, 1979. 160 p. (in Russian)].

Шакиров Р.Б. Газогеохимические поля окраинных морей Восточной Азии. Москва. ГЕОС. 2018. 340 с. [Shakirov R.B. Gas-geochemical fields of the marginal seas of East Asia. Moscow. GEOS. 2018. 340 p. (in Russian)].

Шакиров Р.Б. Газогеохимические поля Охотоморского и Япономорского регионов // Подводные исследования и робототехника. Владивосток: Дальнаука. 2015. № 4. С. 53−64 [Shakirov R.B. Gas-geochemical fields of the Okhotsk and Yaponomorsky regions // Underwater research and robotics. Vladivostok: Dal`nauka. 2015. № 4. P. 53−64 (in Russian)].

Шакиров Р.Б., Обжиров А.И. Морфотектонический контроль потоков метана в Охотском море // Подводные исследования и робототехника. Владивосток: Дальнаука. 2009. № 1 (7). С. 31−39 [Shakirov R.B., Obzhirov A.I. Morphotectonic control of methane flows in the Sea of Okhotsk // Underwater research and robotics. Vladivostok: Dal`nauka. 2009. № 1 (7). P. 31−39 (in Russian)].

CasaXPS Version 2.3.12 – Casa Software Ltd. 1999-2006.

Bischoff J.L., Fitzpatrick J.A., Rosenbauer R.J. The solubility and stabilization of ikaite (CaCO3×6H2O) from 0° to 25°C: Environmental and paleoclimatic implications for thinolite tufa // The Journal of Geology. 1993. V. 101. P. 21−33. https://doi.org/10.1086/648194.

Blott S.J., Pye K. Gradistat: A grain size distribution and statistics package for the analysis of unconsolidated sediments // Earth Surf. Process. Landforms. 2001. V. 26. № 11. P. 1237–1248. https://doi.org/10.1002/esp.261

Bohrmann G., Torres M.E. Gas hydrates in marine sediments // Marine geochemistry / Eds. H.D. Schulz, M. Zabel. Springer. 2006. P. 481—512. https://doi.org/10.1007/978-94-007-6644-0_168-2/.

Buchardt B., Israelson C., Seaman P., Stockmann G. Ikaite tufa in Ikka Fjord, southwest Greenland: Their formation by mixing of seawater and alkaline spring water // Journal of Sedimentary Research. 2001. V. 71. P. 176−189. http://dx.doi.org/10.1306/042800710176.

De Lurio J.L., Frakes L.A. Glendonites as a paleo-environmental tool: Implications for early Cretaceous high latitude climates in Australia // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1999. V. 63. № 7/8. P. 1039−1048. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(99)00019-8.

Greinert J., Derkachev A. Glendonites and methane-derived Mg-calcites in the Sea of Okhotsk, Eastern Siberia: implications of a venting-related ikaite/glendonite formation // Marine Geology. 2004. V. 204. P. 129−144. https://doi.org/10.1016/S0025-3227(03)00354-2.

International Centre for Diffraction Data (ICDD). 2012. https://www.icdd.com/translations/russian/.

Larsen D. Origin and paleoenvironmental significance of calcite pseudomorphs after ikaite in the Oligocene Creed Formation, Colorado // Journal of Sedimentary Research. 1994. V. 64. P. 593−603.

Pauly H. «Ikaite», a new mineral from Greenland // Arctic. 1963. V. 16. P. 263−264. https://doi.org/10.14430/arctic3545.

Rogov M.A., Ershova V.B., Shchepetova E.V. et al. Earliest Cretaceous (late Berriasian) glendonites from Northeast Siberia revise the timing of initiation of transient Early Cretaceous cooling in the high latitudes // Cretaceous Research. 2017. V.71. P. 102−112. http://dx.doi.org/10.1016/j.cretres.2016.11.011.

Shepard F.P. Nomenclature based on sand-silt-clay ratios // Journal of Sedimentary Petrology. 1954. V. 24. P. 151−158.

Stein C.L., Smith A.J. Authigenic carbonate nodules in the Nankai Trough, site 583 // Initial Reports of the DSDP. Washington. 1985. V. 87. P. 659−668. https://doi.org/10.2973/dsdp.proc.87.115.1986.

Suess E., Balzer W., Hesse K.F. et al. Calcium carbonate hexahydrate from organic - rich sediments of the Antarctic shelf: precursors of glendonites // Science. 1982. V. 216. P. 1128–1131. https://doi.org/10.1126/science.216.4550.1128.

Velivetskaya T.A., Ignatiev A.V., Gorbarenko S.A. Carbon and oxygen isotope microanalysis of carbonate // Rapid communications in mass spectrometry. 2009. V. 23. P. 2391−2397. https://doi.org/10.1002/rcm.3989.

Wentworth C.K. A Scale of Grade and Class Terms for Clastic Sediments // Journal of Geology. 1922. V. 30. № 5. P. 377−392.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2020 Шакиров Р.Б., Сорочинская А.В., Яцук А.В., Аксентов К.И., Карабцов А.А., Вовна В.И., Осьмушко И.С., Короченцев В.В.

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

683006, Петропавловск-Камчатский, бульвар Пийпа, 9,
Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН,
редакционная коллегия журнала «Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле»
Тел.: (4152) 202048
Fax: (4152) 297982
Email: vestnik@kscnet.ru
 ISSN PRINT: 1816-5524 
ISSN ONLINE: 1816-5532

© Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
© Редакция журнала «Вестник КРАУНЦ. Серия: Науки о Земле»