Gas-geochemical features of bottom sediments in the linear depression zone of the West Kara stage

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

During the 89th cruise of the R/V “Akademik Mstislav Keldysh” in 2022, sediment columns were sampled at stations 7441 and 7444 located in the southwestern part of the Kara Sea. Station 7444 was located on a large submeridional depression, under the bottom of which gas-saturated sedimentary strata were detected. Background station 7441 was located at a distance of 68 km from station 7444. For the sediments of the background station 7441, the ratio of hydrocarbon gases C1/C2+ < 100 indicated their thermogenic nature. In the sediment at station 7441, the formation of the gas component in the sediment was due to degradation of OM and inflow of thermogenic gases, while in the sediment of station 7444 there was an inflow of biogenic gas, apparently, from permafrost. The average concentration of CH4 in the sediment of station 7444 exceeded the average concentration in the sediment of column 7441 by 700 times, and the average concentrations of CO2 in the sediment of stations 7444 and 7441 were comparable. A sulfate-methane transition zone (SMTZ) was detected at the 541–545 cm horizon of the sediment of station 7444, where sulfate concentration decreased to minimum values, CH4 and CO2 concentrations reached maximum values. The sulfur isotopic composition of δ34S in this region was +20.8‰. The biogenic nature of gas in the sediment of station 7444 was evidenced by low values of the carbon isotopic composition of CH4 (mean value δ13C(CH4) = –99.7‰), and high C1/C2+ > 10000 ratio near the SMTZ.

About the authors

V. S. Sevastyanov

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry

Email: vsev@geokhi.ru
Moscow, Russia

V. Y. Fedulova

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry

Moscow, Russia

E. A. Moroz

Geological Institute of Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

E. A. Krasnova

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry; Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia; Moscow, Russia

S. G. Naimushin

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry

Moscow, Russia

N. V. Dushenko

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry

Moscow, Russia

S. A. Voropaev

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry

Moscow, Russia

A. A. Dolgonosov

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry

Moscow, Russia

References

  1. Ананьев Р.А., Дмитревский Н.Н., Росляков А.Г. и др. Использование комплексных акустических методов для мониторинга процессов эмиссии газов на шельфе арктических морей // Океанология. 2022. Т. 62. № 1. С. 151–157.
  2. Баранов Б.В., Лобковский Л.И., Дозорова К.А. и др. Система разломов, контролирующих метановые сипы на шельфе моря Лаптевых // Докл. РАН. 2019. Т. 486. № 3. С. 354–358.
  3. Баранов Б.В., Амбросимов А.К., Мороз Е.А. и др. Позднечетвертичные контуритовые дрифты на шельфе Карского моря // Докл. РАН. Науки о Земле. 2023. Т. 511. № 2. С. 102–108.
  4. Бондур В.Г., Кузнецова Т.В. Выявление газовых сипов в акваториях арктических морей с использованием данных дистанционного зондирования // Исследование Земли из космоса. 2015. № 4. С. 30–43.
  5. Верба М.Л. Современное билатеральное растяжение земной коры в Баренцево-Карском регионе и его роль при оценке перспектив нефтегазоносности // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2007. Т. 2. С. 1–37.
  6. Галимов Э.М., Кодина Л.А. Исследование органического вещества и газов в донных толщах дна Мирового океана. М.: Наука, 1982. 228 с.
  7. Денисова А.П., Мороз Е.А., Сухих Е.А. и др. Признаки глубинной дегазации в верхней части осадочного чехла шельфа и водной толще Карского моря // Геология морей и океанов: Материалы XXIV Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. М.: ИО РАН, 2021. Т. IV. С. 235–239.
  8. Мусатов Е.Е. Палеодолины Баренцево-Карского шельфа // Геоморфология. 1998. № 2. С. 90–95.
  9. Соколов С.Ю., Мороз Е.А., Агранов Г.Д. и др. Проявления дегазации в верхней части осадочного разреза Печорского моря и ее связь с тектоникой // Докл. РАН. Науки о Земле. 2021. Т. 499. № 2. С. 91–96.
  10. Galimov E.M. Isotope organic geochemistry // Org. Geochem. 2006. V. 37. № 10. P. 1200–1262. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2006.04.009
  11. Hedges J.I., Keil R.G. Sedimentary organic matter preservation: an assessment and speculative synthesis // Mar. Chem. 1995. V. 49. P. 81–115. https://doi.org/10.1016/0304-4203(95)00008-f
  12. Hilligsoe K.M., Jensen J.B., Ferdelman T.G. et al. Methane fluxes in marine sediments quantified through core analyses and seismo-acoustic mapping (Bornholm Basin, Baltic Sea) // Geochim. Cosmochim. Acta. 2018. V. 239. P. 255–274. https://doi.org/10.1016/j.gca.2018.07.040
  13. Hong W.L., Torres M.E., Carroll J. et al. Seepage from an Arctic shallow marine gas hydrate reservoir is insensitive to momentary ocean warming // Nature Commun. 2017. 8:15745. https://doi.org/10.1038/ncomms15745
  14. Keller M.D, Bellows W.K., Guillard R.R. Dimethyl sulfide production in marine phytoplankton // In: Saltzman E.S., Cooper W.J. (Eds.). Biogenic sulfur in the environment. Washington, D.C.: American Chemical Society, 1989. P. 167–182.
  15. Kim J.H., Torres M.E., Choi J. et al. Inferences on gas transport based on molecular and isotopic signatures of gases at acoustic chimneys and background sites in the Ulleung Basin // Org. Geochem. 2012. V. 43. P. 26–38. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2011.11.004
  16. Kim J.H., Hachikubo A., Kida M. et al. Upwarding gas source and postgenetic processes in the shallow sediments from the ARAON Mounds, Chukchi Sea // J. Nat. Gas Sci. Eng. 2020. V. 76. 103223. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2020.103223
  17. Mau S., Romer M., Torres M.E. et al. Widespread methane seepage along the continental margin off Svalbard-from Bjornoya to Kongsfjorden // Sci. Rep. 2017. 7:42997. https://doi.org/10.1038/srep42997
  18. Mazumdar A., João H.M., Peketi A. et al. Geochemical and geological constraints on the composition of marine sediment pore fluid: possible link to gas hydrate deposits // Mar. Pet. Geol. 2012. V. 38. P. 35–52. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2012.07.004
  19. McGuire A.D., Anderson L.G., Christensen T.R. et al. Sensitivity of the carbon cycle in the Arctic to climate change // Ecol. Monogr. 2009. V. 79. P. 523–555. https://doi.org/10.1890/08–2025.1.
  20. Milkov A.V., Etiope G. Revised genetic diagrams for natural gases based on a global dataset of > 20.000 samples // Org. Geochem. 2018. V. 125. P. 109–120. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2018.09.002
  21. Niemann H., Elvert M., Hovland M. et al. Methane emission and consumption at a North Sea gas seep (Tommeliten area) // Biogeosciences. 2005. V. 2 P. 335–351. https://doi.org/10.5194/bg-2–335–2005
  22. Pohlman J.W., Riedel M., Bauer J.E. et al. Anaerobic methane oxidation in low-organic content methane seep sediments // Geochim. Cosmochim. Acta. 2013. V. 108. P. 184–201. https://doi.org/10.1016/j.gca.2013.01.022
  23. Portnov A., J. Smith A.J., Mienert J. et al. Offshore permafrost decay and massive seabed methane escape in water depths > 20m at the South Kara Sea shelf // Geophys. Res. Lett. 2013. V. 40. P. 3962–3967. https://doi.org/10.1002/grl.50735
  24. Rantanen M., Karpechko A.Y., Lipponen A. et al. The Arctic has warmed nearly four times faster than the globe since 1979 // Commun Earth Environ. 2022. V. 3. https://doi.org/10.1038/s43247-022-00498-3
  25. Semenov P., Portnov A., Krylov A. et al. Geochemical evidence for seabed fluid flow linked to the subsea permafrost outer border in the South Kara Sea // Geochemistry. 2020. V. 80. P. 1–9. https://doi.org/10.1016/j.chemer.2019.04.005
  26. Whiticar M.J. Carbon and hydrogen isotope systematics of bacterial formation and oxidation of methane // Chem. Geol. 1999. V. 161. P. 291–314. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(99)0009-3

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 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».