Lithological and mineralogical characteristic of the bottom sediments in the areas of ice scouring in the south-western Kara Sea

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Sedimentary material sampled in the western Kara Sea both directly in the ice scours and on the background surfaces not disturbed by ice scouring has been studied. Based on the results of research of the physical properties and lithological and mineralogical features of bottom sediments in the ice scours, the bedding depth of the ice gouging impact boundary (ploughing contact) was identified. According to X-ray diffraction analysis of the <0.001 mm fraction, in the samples obtained below this boundary, in contrast to the overlying samples, chlorite has non-heat-resistant structure, which, together with the results of microscopic studies in thin sections, indicates its neoformation. The presence of secondary chlorite in near-surface conditions may be an indicator of the glaciodynamic impact (pressure) of iceberg keels on bottom sediments. The microstructures of the ice scour sediments differ both on the different polygons of the study area and within the same scour, depending on the location of the sampling point on the transverse profile of the morphosculpture.

Full Text

Restricted Access

About the authors

E. A. Sukhikh

Geological Institute of the RAS

Email: sukhikh_ea@mail.ru
Russian Federation, Moscow

O. V. Kokin

Geological Institute of the RAS

Email: sukhikh_ea@mail.ru
Russian Federation, Moscow

A. G. Roslyakov

Shirshov Institute of Oceanology of the RAS; Moscow State University

Author for correspondence.
Email: sukhikh_ea@mail.ru
Russian Federation, Moscow; Moscow

R. A. Ananiev

Shirshov Institute of Oceanology of the RAS

Email: sukhikh_ea@mail.ru
Russian Federation, Moscow

V. V. Arkhipov

Geological Institute of the RAS

Email: sukhikh_ea@mail.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Батурин Г. Н. Вариации состава железомарганцевых конкреций Карского моря // Океанология. 2011. Т. 51. № 1. С. 153–161.
  2. Батурин Г. Н., Дубинчук В. Т., Новигатский А. Н. Фазовое распределение элементов в железомарганцевых конкрециях Карского моря // ДАН. 2016. Т. 471. № 3. С. 334–339.
  3. Бетехтин А. Г. Курс минералогии: учебное пособие / Науч. ред. Б. И. Пирогов, Б. Б. Шкурский / 4-е изд., испр. и доп. М.: ИД КДУ, 2018. 736 с.
  4. Богданов Ю. А., Горшков А. И., Гурвич Е. Г. и др. Железо-марганцевые конкреции Карского моря // Океанология. 1994. Т. 34. № 5. С. 789–800.
  5. Кондратенко А. В., Неизвестнов Я. В. Сравнительная оценка сохранности глубоководных грунтовых проб, поднятых на борт судна различными пробоотборниками // Труды НИИГА-ВНИИОкеангеология. Т. 198. Морские инженерно-геологические исследования. СПб.: ВНИИОкеангеология, 2003. С. 90–98.
  6. Миронюк С. Г., Иванова А. А. Микро- и мезорельеф гляциального шельфа Западно-Арктических морей в свете новых данных // Бюлл. Комиссии по изучению четвертичного периода. 2018. № 76. С. 41–58.
  7. Огородов С. А. Роль морских льдов в динамике рельефа береговой зоны. М.: Изд-во МГУ, 2011. 173 с.
  8. Русаков В. Ю., Борисов А. П., Соловьева Г. Ю. Скорости седиментации (по данным изотопного анализа 210Pb и 137Cs) в разных фациально-генетических типах донных осадков Карского моря // Геохимия. 2019. Т. 64. № 11. C. 1158–1174.
  9. Рыбалко А. Е., Миронюк С. Г., Росляков А. Г. и др. Новые признаки покровного оледенения в Карском море: мегамасштабная ледниковая линейность в Восточно-Новоземельском желобе // Рельеф и четвертичные образования Арктики, Субарктики и Северо-Запада России. 2020. Вып. 7. С. 175–181.
  10. Шульга Н. А., Дроздова А. Н., Пересыпкин В. И. Железомарганцевые конкреции Карского моря: связь органического вещества с рудными элементами // ДАН. 2017. Т. 472. № 6. С. 697–700.
  11. Юдин В. В. Надвиговые и хаотические комплексы. Симферополь: ИТ “АРИАЛ”, 2013. 250 с.
  12. Carr S. Micromorphological criteria for discriminating subglacial and glacimarine sediments: evidence from a contemporary tidewater glacier, Spitsbergen // Quaternary International. 2001. V. 86. P. 71–79.
  13. Egger M., Jilbert T., Behrends T. et al. Vivianite is a major sink for phosphorus in methanogenic coastal surface sediments // Geochim. Cosmochim. Acta. 2015. V. 169. P. 217–235.
  14. Kokin O., Maznev S., Arkhipov V. et al. The distribution of maximum ice scour sizes by sea depth at the seabed of the Barents and Kara Seas / Proceedings of the International Confe- rence on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions, POAC, Glasgow, UK, 12–16 June 2023. Glasgow, UK, 2023a. P. 1–11.
  15. Kokin O., Usyagina I., Meshcheriakov N. et al. Pb-210 Dating of Ice Scour in the Kara Sea // J. Mar. Sci. Eng. 2023b. V. 11. 1404.
  16. Linch L. D., Meer van der J.J.M., Menzies J. Micromorphology of iceberg scour in clays: Glacial Lake Agassiz, Manitoba, Cana- da // Quaternary Science Reviews. 2012. V. 55. P. 125‒144.
  17. Linch L. D., Dowdeswell J. A. Micromorphology of diamicton affected by icebergkeel scouring, Scoresby Sund, East Greenland // Quaternary Science Reviews. 2016. V. 152. P. 169–196.
  18. Maznev S. V., Kokin O. V., Arkhipov V. V., Baranskaya A. V. Mo-dern and relict evidence of iceberg scouring at the bottom of the Barents and Kara seas // Oceanology. 2023. V. 63. P. 84–94.
  19. Meer van der J.J.M., Menzies J. The micromorphology of unconsolidated sediments // Sedimentary Geology. 2011. V. 238. P. 213–232.
  20. Murdmaa I. O., Ovsepyan E. A., Ivanova E. V., Iakimova K. S. Granulated vivianite in the Cambridge strait, Franz Josef Land (Barents Sea) // Lithology and Mineral Resources. 2023. V. 58. № 4. P. 311–316.
  21. Nikiforov S. L., Ananiev R. A., Libina N. V. et al. Ice Gouging on Russia’s Arctic Shelf // Oceanology. 2019. V. 59. P. 422–424.
  22. Rothe M., Kleeberg A., Hupfer M. The occurrence, identification and environmental relevance of vivianite in waterlogged soils and aquatic sediments // Earth-Science Reviews. 2016. V. 158. P. 51–64.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Route of the 51st cruise of the R/V Academician Boris Petrov and the position of the sampling stations considered in the article. The relief is shown according to the IBCAO version 3 data. Yellow squares are the positions of detailed bathymetric survey polygons presented in Fig. 2a (1) and 2c (2)

Download (789KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Bottom topography in the area of sampling stations in the Baidarata Bay (a) and in the East Novaya Zemlya Trough (c). Position of sampling stations on the cross-sectional profile through ice-excavation furrows (b, d)

Download (856KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Lithologic columns sampled in exaratation furrows (5115, 5116, 5120, 5122) and on the background surface (5123, 5124, 5126). Structure: 1 - silty clayey silt, 2 - clayey silt, 3 - clayey silty loam, 4 - sand, 5 - coarse clastic material, 6 - boundary between pre- and post-exaratation sediments in ice-exaratation furrows (exaratation contact). Texture: 1 - homogeneous, 2 - banded. Analyzed material in the sampling interval: 1 - schlich, 2 - schlip, 3 - clay fraction (<0.001 mm), 4 - shear strength measurement points (unit - kPa). Color columns schematically represent the color of bottom sediments

Download (318KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Iron-bearing mineral aggregates in different intervals of column 5124 in the >0.25 mm fraction: 105-110 cm (1), 117-122 cm (2), 147-152 (3) under binoculars. a-f - scanning electron microscopy of individual grains from the corresponding intervals. The data on the atomic percentage content of elements in the scanning points, indicated in red font in the photographs, are presented in Table 2. For notation of the structures, see Fig. 3

Download (838KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Micromorphology of sediment samples collected in the axial (column 5115) and instrumental (column 5116) parts of the ice-excavation furrow in Baidarata Bay. Intervals for petrographic sections, column 5115: 1 - 49-52 cm, 2 - 77-79 cm, 3 - 86-90 cm; column 5116: 4 - 57-62 cm, 5 - 73-77 cm, 6 - 98-100 cm. The following structural-textural features are marked by color: red dotted line - line of orientation of linear arrangement of mineral grains, orange dotted line - line of arc-shaped orientation of mineral grains, yellow - circular orientation of mineral grains (rotational structure), blue - lenses of coarse-grained sandy material, black - zones of staining with fine-dispersed organic matter. Arrows indicate microfracture discontinuities

Download (731KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Microhatching phenomenon in sample 5124_198: petrographic slip, transmitted light with analyzer (a) and without analyzer (b), reflected light, squares 1, 2, 3 (c); in sample 5126_86: petrographic slip, transmitted light with analyzer (d, f) and without analyzer (e, g, h); f, g - enlarged fragment of the selected area

Download (1MB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. X-ray diffractometric express imaging data of fine preparations in three states: I - air-dry (natural), II - saturated with ethylene glycol, III - calcined at T = 550°C. Line color: red - preparations are made of material at the bottom of the column with high shear strength, green - material at the top of the column with low shear strength, violet - material from areas with pronounced microhatching. The black arrow indicates the absence of chlorite peak on ignition in samples below the boundary of the supposed exaratation in columns from exaratation furrows (5122, 5116). 5124, 5126 are background columns. The black arrow for column 5126 marks the appearance of smectite peak at ethylene glycol saturation in the lower samples and its absence in the upper one

Download (456KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Samples 5122_127 and 5122_137 taken in the vicinity of the exaratation contact. Sample 5122_127 (above the contact), petrographic slip, transmitted light with analyzer (a, c) and without analyzer (b, d); c, d - magnification of the highlighted fragment in Fig. 8a. Sample 5122_137 (below the contact), petrographic slit, transmitted light with analyzer (e, g) and without analyzer (f, h); g, h - enlarged fragment at the boundary of zones with different dimensionality and orientation of clastic grains, indicated in Fig. 8e by number 1. Cl - chlorite, Qu - quartz, Gl - glauconite

Download (1MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».