WWW.PDF.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Разные материалы
 

«КОНЦЕНТРАЦИЯ И ВЕЩЕСТВЕННО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВЗВЕСИ БЕЛОГО МОРЯ М.Д. Кравчишина, А.П. Лисицын, А.А. Клювиткин, А.С. Филиппов, А.Н. ...»

Осадочные бассейны, седиментационные и постседиментационные процессы в геологической истории

КОНЦЕНТРАЦИЯ И ВЕЩЕСТВЕННО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВЗВЕСИ

БЕЛОГО МОРЯ

М.Д. Кравчишина, А.П. Лисицын, А.А. Клювиткин, А.С. Филиппов,

А.Н. Новигатский, Н.В. Политова, О.М. Дара, В.П. Шевченко

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, kravchishina@ocean.ru

ВВедение

Взвесь (рассеянное осадочное биоминеральное вещество) — главный источник донных осадков и индикатор осадочных процессов, в связи с чем представляет огромный интерес для литологов (Система…, 2013). В морях Российской Арктики и Субарктики, к которой относится Белое море, они изучены слабо.

Цель работы — исследование пространственно-временной изменчивости концентрации взвеси и ее вещественно-генетического состава в Белом море для получения новых знаний об условиях седиментации в арктической природной зоне, что важно для намеченного расширения работ в Арктике.

Решались следующие задачи: 1) обобщение данных по концентрации взвеси в поверхностном слое и в водной толще за 12 лет исследований в Белом море; 2) изучение VII Всероссийское литологическое совещание 28-31 октября 2013 вещественно-генетического состава взвешенных частиц (гранулометрического, минерального, а также химического — индикаторов источника материала); 3) установление источников морской взвеси; 4) выявление закономерностей пространственно-временной изменчивости концентрации и состава взвеси.

Материалы и Методы Материалом для исследования послужили 3500 проб взвеси, отобранных в водной толще Белого моря в ходе 20 экспедиций 2000–2012 гг. в период открытой воды (бльшая часть в июле – августе). Массовую концентрацию взвеси определяли стандартным методом фильтрации под вакуумом 0,4 атм с помощью мембранных ядерных фильтров ( 47 мм, пор 0,45 мкм).

Численную, объемную концентрацию и гранулометрический состав (2–60 мкм) взвеси изучали с помощью счетчика Коултера модификации Multisizer 3. Горизонты отбора проб выбирали на основе данных гидрооптического и гидрофизического зондирований. Оценивали влияние гидрологических условий на формирование экстремумов концентрации взвеси. Изучен ее химический состав, взвешенный и растворенный сток рек водосбора, проведены исследования морского фито- и бактериопланктона (Ильяш и др., 2011; Система…, 2012, 2013).

Для анализа пространственных распределений концентрации взвеси и их сезонных и межгодовых изменений использовались данные спутникового сканера цвета MODISAqua (http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/). Были отобраны 195 пар одновременных измерений коэффициента яркости моря и концентрации взвеси за 2003–2010 гг. с мая по сентябрь, и на этой основе получено уравнение регрессии для расчета концентрации взвеси по спутниковым данным (Burenkov et al., 2011).

результаты и их обсуждение Численная концентрация биогенных итерригенных частиц взвеси (2–60 мкм) в беломорской воде составляет в среднем 25 млн частиц/л, тогда как в Карском море — 12, в Баренцевом море — 7–8, а в Атлантическом океане — 5–6 млн частиц/л (Кравчишина, 2009).

Массовая концентрация взвеси (за пределами маргинальных фильтров рек) летом составляет 1,0 мг/л, что, по данным авторов, в 3–4 раза превышает аналогичное значение для

Баренцева и в 2 раза для Карского моря. Колебания средних значений год от года незначительны:

от 0,5 до 1,1 мг/л. Повышенные концентрации взвеси (1 мг/л) приурочены к устьевым областям рек и локализуются, как правило, в сравнительно узкой (обычно до 20 км) прибрежной полосе (особенно близ устьев рек) (рисунок а, б).

Объемная концентрация взвеси в Белом море изменяется от 0,2 до 5 мм3/л и составляет в среднем ~1 мм3/л. Наиболее высокие значения (5 мм3/л) наблюдались в куту Двинского залива.

Здесь же обнаружена высокая численность микроорганизмов: до 558 тыс. кл/мл.

Спутниковые (расчетные) данные массовой концентрации взвеси. Цветные карты среднемесячных распределений концентрации взвеси представлены в электронном атласе (http:// optics.ocean.ru). На рисунке в, г дан пример среднемесячного распределения (июнь, август).

Натурные измерения — «точечные» в пространстве и «мгновенные» во времени — могут испытывать более сильные вариации, чем спутниковые данные, осредненные по площади (22 км) и во времени (сутки – месяц – год). Анализ сезонных и межгодовых изменений концентрации взвеси, рассчитанных по спутниковым данным, позволил выявить характерные особенности этих изменений в рассматриваемый период (Лисицын и др., 2013).

Наибольшая изменчивость среднегодовых концентраций взвеси наблюдается в Двинском, Онежском, Мезенском заливах, а также в восточной части Горла, то есть в акваториях моря, подверженных речному стоку. Относительные различия между среднегодовыми значениями в разные годы не превышают 18 %. Минимальное среднегодовое значение концентрации для всего моря наблюдалось в 2007 г. (год наименьшей ледовитости в Арктике).

Сезонная изменчивость сильнее выражена в Онежском и Двинском заливах, а наименее — в Кандалакшском заливе (отсутствие значительного влияния речного твердого стока (Лукашин и др., 2003)) и Бассейне; низкие концентрации отмечаются в июле – августе, высокие — в мае, а также нередко в сентябре.

В целом пространственно-временные колебания концентрации взвеси прямо (минеральные частицы с водосбора) и косвенно («цветение» диатомовых, вызванное поставкой биогенных элементов) обусловлены речным стоком.

Осадочные бассейны, седиментационные и постседиментационные процессы в геологической истории Примеры распределения массовой концентрации взвеси (мг/л) в поверхностных водах Белого моря по данным натурных измерений методом мембранной фильтрации (а, б) и по данным спутникового сканера цвета MODIS-Aqua, осредненным за 8 лет наблюдений с 2003 по 2010 гг. (в, г): а — в июне 2003 г., 57-й рейс НИС «Иван Петров»; б — в августе 2001 г., 49-й рейс НИС «Профессор Штокман»; в — среднемесячное распределение в июне; г — среднемесячное распределение в августе В маргинальных фильтрах рек распределение взвеси во многом определяется положением изохалин: с ростом солености происходит снижение концентрации взвеси по экспоненте, а ее потери достигают 79 % (Кравчишина, Лисицын, 2011; Система…, 2013).

Изучение динамики взвеси в зависимости от приливного цикла на суточных станциях с применением акустического допплеровского измерителя течений показало: 1) в прилив концентрация взвеси уменьшается, а в отлив, соответственно, увеличивается; 2) колебания концентраций обнаружены во всей водной толще не только в прибрежной зоне, но и на удаленной акватории моря (условно до 100-метровой изобаты); 3) в поверхностном слое концентрация изменяется в 1,5 и более раз в зависимости от глубины моря.

Температурная и плотностная стратификация водной толщи и, как следствие, стратификация взвеси наиболее выражены в Бассейне, Кандалакшском и Двинском заливах. В этих районах наблюдается двух- (на мелководье или при отсутствии нефелоидного слоя), а чаще трехслойная вертикальная структура.

VII Всероссийское литологическое совещание 28-31 октября 2013 Плотностная деформация вертикальной структуры водной толщи летом образует так называемое «жидкое дно», где скапливается значительная часть взвеси (обычно на глубине 10–20 м). Под слоем пикноклина концентрация взвеси уменьшается в 3–4 раза.

нефелоидного слоя Мощность характеризуется пространственно-временной изменчивостью и варьирует от нескольких метров до первых десятков метров (в среднем 10– 20 м). Концентрации взвеси в нефелоидном слое Белого моря (до 5 мг/л в мелководном районе) близки к ее значениям в нефелоидном слое Баренцева моря. Однако мутность и мощность этих слоев обычно значительно ниже, чем в морях Карском, Лаптевых и Восточно-Сибирском.

Удельная площадь поверхности взвеси в Белом море колеблется от 4000 до 13 000 см2/мл.

Взвешенное вещество обладает развитой поверхностью (особенно в областях маргинальных фильтров рек) и, соответственно, высокой сорбционной емкостью частиц. Развитая поверхность взвеси может также указывать на более высокую биогеохимическую активность ее частиц.

Оценено влияние пелитовой фракции на обилие бактерий в разных частях моря в летний период (Кравчишина и др., 2008).

Гранулометрический состав взвеси. В среднем взвесь состоит на 70–80 % из пелитовых фракций мельче 10 мкм, то есть на долю алевритовых и песчаных фракций приходится всего 20–30 %. Содержание преобладающей фракции 2–5 мкм менее 50 % указывает на то, что взвесь Белого моря преимущественно пелитовая полидисперсная. Частицы не проходят в водной толще полную механическую (по удельному весу) и биологическую сепарацию.

Для исследования минерального состава взвешенного вещества был применен метод рентгеновской порошковой дифрактометрии (Кравчишина, Дара, 2013). Доля глинистых минералов во взвеси составляет от 40 % и выше. Это означает, что кристаллическая фаза взвешенных частиц почти наполовину состоит из глинистых минералов. Среди них первостепенная роль принадлежит иллиту (35–57 % от суммы глин во фракции 0,01 мм).

Высокое содержание иллита обнаруживается как в пелитовой, так и в субколлоидной фракциях взвеси. В сравнительно больших количествах присутствует смектит (8–30 %), который обладает наибольшей дисперсностью и тяготеет к субколлоидной (0,001 мм) фракции. Содержание хлорита и каолинита колеблется от 15 до 27 %. Схожий состав глинистых минералов взвеси характерен и для других арктических морей России (Карское, Лаптевых), подверженных влиянию крупных равнинных рек, пересекающих несколько природных зон.

Тонкодисперсная обломочная часть минералов присутствует во взвеси повсеместно:

как в прибрежных, так и в открытых частях моря. Среди них кварц и полевые шпаты создают основной фон (до 50 %). Мельчайшие обломки этих минералов достигают открытых районов моря, обогащая в процессе седиментации пелитовую фракцию илов. Это подтверждает, что в динамической системе Белого моря взвесь не проходит полную механическую сепарацию.

Химические элементы и компоненты — индикаторы вещественно-генетического состава взвеси. Для вод Белого моря характерна выраженная сезонность в распределении ряда химических элементов и компонентов (Si, Al, P, Сорг и др.) — индикаторов биогенного и литогенного состава взвешенного вещества. С удалением от источников терригенного стока на большей части акватории моря происходит одновременное уменьшение массы взвеси, ее площади поверхности и содержания в ней пелитовой фракции и, наоборот, увеличение содержания алевритовой фракции и доли органической компоненты во взвеси. Взвешенная форма Сорг имеет, как правило, автохтонную природу. Содержание Сорг в основном зависит от состава и распределения первичных продуцентов — фитопланктона.

Хлорофилл «а» и его производные можно рассматривать как маркеры лабильной формы Cорг в толще воды и донных осадках, где эти пигменты характеризуют вклад именно фитопланктона, а не других источников органики (Stephens et al., 1997). Сезонные колебания концентрации хлорофилла «а» в Белом море схожи с сезонными изменениями концентрации взвеси (Кравчишина и др., 2013). Обнаружена положительная корреляция между концентрациями хлорофилла «а» и взвеси, а также между концентрациями хлорофилла «а» и органического вещества. Установленные взаимосвязи обусловлены прежде всего тем, что эти параметры определяются одним и тем же фактором, а именно речным стоком, который выносит как взвесь, так и биогенные элементы.

Осадочные бассейны, седиментационные и постседиментационные процессы в геологической истории Максимальные значения хлорофилла «а» летом регистрируются на глубинах 0–5 м и реже на более глубоких горизонтах. Основная масса органического вещества создается фитопланктоном в процессе фотосинтеза в относительно узком десятиметровом поверхностном слое — это один из наиболее биогеохимически активных слоев водной толщи.

Заключение Распределение концентрации взвеси в Белом море подчиняется четырем законам зональности Безрукова – Лисицына (климатическая, тектоническая, вертикальная и циркумконтинентальная) и контролируется положением гидрологических фронтов (структурные, соленосные, эстуарные и др.).

Установлены основные источники взвеси в Белом море: минеральные частицы речного генезиса и морской фитопланктон. В первую очередь это взвешенный материал, поставляемый с водосбора с речным стоком (наиболее интенсивен в мае) и поступающий вследствие таяния снежно-ледяного покрова (обычно в апреле). Обилие фитопланктона обусловлено сочетанием многих абиотических факторов, в том числе связано с поставкой биогенных элементов с речным стоком и таянием льда. Местные гидрологические условия способствуют формированию локальных максимумов и минимумов концентрации взвеси.

Межгодовая изменчивость концентрации взвеси в Белом море невелика, и, по нашим многолетним расчетным данным, не выходит за пределы 18 %, и статистически незначима.

Установлена взаимосвязь между динамикой среднегодовых концентраций взвеси Белого моря и стокового Двинского течения.

Потепление климата в регионе вызвало уменьшение пресноводного притока в море и увеличило испарение (Белое море…, 2007). Новая оценка годового твердого стока Северной Двины (0,81 млн т.), полученная В.В. Гордеевым с соавторами (Система…, 2012), в несколько раз ниже установленных ранее. Можно предположить, что сезонные и межгодовые колебания концентрации взвеси могли уменьшиться в период относительного потепления в Арктике. Прямые сопоставления пока не проводились из-за отсутствия аналогичных оценок концентрации взвеси для других арктических морей и для Белого моря до 2003 г.

Вещественный состав взвеси и донных осадков из одних и тех же районов моря обычно сильно различен. Формирование состава донных осадков после осаждения взвеси на дно только начинается. На геохимическом барьере вода – осадок бывшие взвешенные частицы, как правило, формируют жидкий флоккулированный слой — наилок — переходный слой между двумя типами осадочных тел: рассеянным осадочным взвешенным веществом и собственно уплотненным верхним слоем донных осадков. Здесь происходят основные процессы «превращения» взвеси в осадок, который в дальнейшем подвергается процессам диагенеза, а также биотурбации, взмучиванию, переотложению и др. В работе А.Ю. Леин с соавторами (2011) впервые показано, что именно биогеохимические процессы с участием микроорганизмов ответственны за преобразование органического вещества взвеси в органическое вещество осадка на начальном этапе осадкообразования.

Литература

Белое море и его водосбор под влиянием климатических и антропогенных факторов. Петрозаводск:

КарНЦ РАН, 2007. С. 52–74.

Ильяш Л.В., Радченко И.Г., Кузнецов Л.Л. и др. Пространственная вариабельность состава, обилия и продукции фитопланктона Белого моря в конце лета // Океанология. 2011. Т. 51, № 1. С. 24–32.

Кравчишина М.Д. Взвешенное вещество Белого моря и его гранулометрический состав. М.:

Научный мир. 2009. 263 c.

Кравчишина М.Д., Буренков В.И., Копелевич О.В. и др. Новые данные о пространственно-временной изменчивости концентрации хлорофилла «а» в Белом море // Доклады АН. 2013. Т. 448. № 3. С. 342–348.

Кравчишина М.Д., Дара О.М. Минеральный состав взвеси Белого моря // Океанология. 2013. В печати.

Кравчишина М.Д., Лисицын А.П. Гранулометрический состав взвешенных веществ в маргинальном фильтре реки Северной Двины // Океанология. 2011. Т. 51. № 1. С. 94–109.

Кравчишина М.Д., Мицкевич И.Н., Веслополова Е.Ф. и др. Взаимосвязь взвеси и микроорганизмов в водах Белого моря // Океанология. 2008. Т. 48. № 6. С. 900–917.

VII Всероссийское литологическое совещание 28-31 октября 2013 Леин А.Ю., Беляев Н.А., Кравчишина М.Д. и др. Изотопные маркеры трансформации органического вещества на геохимическом барьере вода – осадок // ДАН. 2011. Т. 436. № 2. С. 228–232.

Лисицын А.П., Кравчишина М.Д., Копелевич О.В. и др. Пространственно-временная изменчивость концентрации взвеси в деятельном слое Белого моря // ДАН. 2013. В печати.

Лукашин В.Н., Кособокова К.Н., Шевченко В.П. и др. // Океанология. 2003. Т. 43. № 2. С. 237–253.

Система Белого моря. Т. II. Водная толща и взаимодействующие с ней атмосфера, криосфера, речной сток и биосфера. М.: Научный мир. 2012. 784 с.

Система Белого моря. Т. III. М.: Научный мир. 2013. В печати.

Burenkov V.I., Vazyulya S.V., Kopelevich O.V., Shebertov S.V. // Proceedings VI International Conference «Current problems in optics of natural waters». S.-Peterburg: Nauka. 2011. P. 143–146.

Stephens M.P., Kadko D.C., Smith C.R., Latasa M. Chlorophill «а» and pheopigments as tracers of labile organic carbon at the central equatorial Pacific seafloor // Ceochim. et Cosmochim. Acta. 1997. V. 61. № 21.

P. 4605–4619.



Похожие работы:

«Значение документов личного происхождения в изучении истории становления и развития апатитовой промышленности в Хибинах Документы личного происхождения занимают важное место в составе Архивного фонда Мурманской области. Интерес к этим документам определяется тем, что они передают личностно...»

«Глазева Алла Сергеевна МОСКОВСКИЙ МИТРОПОЛИТ ПЛАТОН (ЛЕВШИН) (1737–1812) И ЕГО ЦЕРКОВНО-ГОСУДАРСТВЕННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ Специальность 07.00.02 – Отечественная история АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата исторических наук Воронеж – 201...»

«Капустина Галина Леонидовна СОВРЕМЕННАЯ ДЕТСКАЯ ГАЗЕТА КАК ТИП ИЗДАНИЯ Специальность 10.01.10 – журналистика Диссертация на соискание ученой степени кандидата филологических наук Научный руководитель – кандидат филологических наук, доцент Зверева Екатерина Анатольевна Тамбов – 2014 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 4 Глава 1....»

«ШИЛИХИНА КСЕНИЯ МИХАЙЛОВНА ДИСКУРСИВНАЯ ПРАКТИКА ИРОНИИ: КОГНИТИВНЫЙ, СЕМАНТИЧЕСКИЙ И ПРАГМАТИЧЕСКИЙ АСПЕКТЫ Специальность 10.02.19 – Теория языка Диссертация на соискание ученой степени доктора филологических наук Научный...»

«Издательство: Пресса Год: 1941 ISBN: 5-253-00219-7 От издателя Монография о Наполеоне Бонапарте, созданная выдающимся историком Евгением Викторовичем Тарле, не нуждается в специальном представлении. Не раз изданная в нашей стране, переведенная на многие европейские языки, она пр...»

«Классный час “Деньги плохой хозяин, или хороший слуга?” И в стёртых исчисляется монетах Цена великих дел, поэтами воспетых. Цельформирование экономического мышления учащихся и культуры...»

«САВОСИЧЕВ Андрей Юрьевич ДЬЯКИ И ПОДЬЯЧИЕ XIV XVI ВЕКОВ: ПРОИСХОЖДЕНИЕ И СОЦИАЛЬНЫЕ СВЯЗИ Специальность 07.00.02 Отечественная история АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора исторических наук Орёл 2015 Диссертация выполнена на кафедре религиоведения и теологии философского факультета федеральног...»

«Bulletin des DHI Moskau Band 05 Copyright Das Digitalisat wird Ihnen von perspectivia.net, der Online-Publikationsplattform der Max Weber Stiftung – Stiftung Deutsche Geisteswissenschaftliche Institute im Ausland, zur Verfgung gestellt. Bitte beachten Sie, dass das Digitalisat urheberrechtlich geschtzt ist. Erlaubt ist a...»

«ЯРЕЦКАЯ АННА ЮРЬЕВНА РАЗВИВАЮЩАЯ ИГРА КАК СРЕДСТВО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ВОСПИТАНИЯ СТАРШИХ ДОШКОЛЬНИКОВ 13.00.01 – общая педагогика, история педагогики и образования Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук Научный руководитель – доктор педагоги...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ НОВОСИБИРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГУМАНИТАРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ИСТОРИИ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ВСПОМОГАТЕЛЬНЫМ ИСТОРИЧЕСКИМ...»







 
2017 www.pdf.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - разные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.