CC BY
5
УДК 550.8.01.550.85
ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ СЕДИМЕНТОГЕНЕЗА И РАННЕГО ДИАГЕНЕЗА
В ДОННЫХ ОСАДКАХ КАРСКОГО МОРЯ
НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ
Кирилл Владимирович Сыромятников1, Руслан Рустемович Габдуллин2Н
1 Институт геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского РАН, Москва, Россия; [email protected], https://orcid.org/my-orcid?orcid=0000-0001-8798-4425
2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия; [email protected], https://orcid.org/0000-0001-8296-7191
Аннотация. Для изучения процессов седиментогенеза и раннего диагенеза поверхностных осадков Карского моря использованы методы математической статистики. С помощью корреляционного анализа установлены две группы оксидов, связанных с определенными гранулометрическими типами отложений. В результате применения однофакторного дисперсионного анализа установлена закономерность распределения песка, алеврита и пелита в соответствии с условиями седиментации на основе различий между их средними значениями. По этим данным построены карты распределения песка, алеврита и пелита в пределах изученной части Карского моря. На основе данных статистики выявлены некоторые особенности основных факторов седиментогенеза для этого региона.
В результате установленной взаимосвязи отношений Mn/Al, Mn/Fe, MnO/SiO2 и глубины с применением одномерного регрессионного анализа была изучена интенсивность раннего окислительного диагенеза в пределах шельфовой зоны Карского моря.
Ключевые слова: современные осадки Карского моря, гранулометрический состав, фации, корреляционный анализ, дисперсионный анализ, регрессионный анализ, ранний диагенез, окислительный диагенез
Для цитирования: Сыромятников К.В., Габдуллин Р.Р. Выявление основных факторов седиментогенеза и раннего диагенеза в донных осадках Карского моря на основе методов математической статистики // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2022. № 5. С. 99-112.
IDENTIFICATION OF THE MAIN FACTORS OF SEDIMENTOGENESIS AND EARLY DIAGENESIS IN BOTTOM SEDIMENTS OF THE KARA SEA BASED ON METHODS OF MATHEMATICAL STATISTICS
Kirill V. Syromyatnikov1, Ruslan R. GabduUin2^
1 Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry RAS, Moscow, Russia; [email protected], https://orcid.org/my-orcid?orcid=0000-0001-8798-4425
2 Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia; [email protected], https://orcid.org/0000-0001-8296-7191
Abstract. In the article, methods of mathematical statistics were used to study the processes of sedimentogenesis and early diagenesis of the surface sediments of the Kara Sea. Correlation analysis established two groups of oxides associated with certain granulometric types of deposits. As a result of applying one-way analysis of variance, the regularity of the distribution of sand, silt and pelite was established in accordance with the conditions of sedimentation based on differences between their average values. Based on these data, maps of the distribution of sand, silt, and pelite were constructed within the studied part of the Kara Sea. On the basis of statistical data, some features of the main factors of sedimentogenesis for this region were revealed.
As a result of the established relationship between the Mn/Al, Mn/Fe, MnO/SiO2 ratios and depth, using a one-dimensional regression analysis, the intensity of early oxidative diagenesis within the shelf zone of the Kara Sea was studied.
Key words: recent sediments of the Kara Sea, particle size distribution, facies, correlation analysis, analysis of variance, regression analysis, early diagenesis, oxidative diagenesis
For citation: Syromyatnikov K.V., Gabdullin R.R. Identification of the main factors of sedimentogenesis and early diagenesis in bottom sediments of the Kara Sea based on methods of mathematical statistics. Moscow University Geol. Bull. 2022; 5: 99-112. (In Russ.).
Введение. При изучении различных факторов, влияющих на процессы седиментации в Мировом океане, большой интерес вызывают исследования между распределением отдельных химических компонентов, входящих в состав современных осадков, их минералогией, гранулометрией и фациальными
условиями накопления. Методы математической статистики позволяют проводить такие исследования с высокой точностью на количественном уровне [Burone et al., 2003; Costa et al., 2018; Zhang et al., 2021; Левитан и др., 2014; Сыромятников и др., 2021]. Отметим работы по изучению фациальных
Рис. 1. Карта расположения станций в изучаемой части Карского моря, по [Русаков и др., 2018]: 1 — зона лавинной аккумуляции осадков; 2 — зона аккумуляции песчанистых алевритов; 3 — зона аккумуляции алевритовых песков; 4 — зона размыва; 5 — направление морских течений
Ч«Г 5308.
ВР03-07С / g А Г<ф)ВР0164/6 ^ j
•)5309 '
^ £/ «
5313 Ф/ (1)5349
(■)ВР00-43/8^
ищ Ш /
тл :. f
(Й)ВР00-7/5 «Г g
& £
ЗРП1-П1/34. ^ ^ ¿V
BP03-19GC
/ /Ж / / BP01-82/S®5328 ™ Г / /
i \ ^ ьл ВР01-71/4(®^
?199V iГШ П-ОВ *(g
& / СГж«г> п С «7
©5349
(■ХВР01-01/34
Тн)5335 ^¿nBP00-23/7 W 5347
)BP01-kol.03
//
5343 G BPOÖ-15/6
в. t Енисеискии рф\5344 залив
5403
Я* /
Hl
/ //
Ямал Д 5326
5323£en Гыданская 5324W^ губа
условий накопления осадков с учетом минерально-петрографического и химического состава осадков Карского моря [Горбунова, 1997; Крылов, 2000; Куликов, 1963; Кошелева, 2014; Левитан и др., 1998, 2000, 2005, 2007, 2012; Gordeev et al., 2007; Dethleff, 2010; Nürnberg, 1995; Schoster et al., 1999, 2004; Stein et al., 1994]. В работе [Левитан и др., 2007] успешно использованы методы корреляционного анализа при обнаружении связи между химическим и минеральным составом современных осадков Карского моря. Известно [Асадулин и др., 2013, 2016; Левитан и др., 2000, 2002, 2005; Levitan et al., 2002], что большое влияние на формирование минерального состава осадков Карского моря оказывала транспортирующая деятельность Оби и Енисея. В большинстве работ выделение фациальных обстановок Карского моря выполнено на основе описания литологического, петрологического и химического состава отложений, в том числе изучалось влияние современных условий седиментации на формирование поверхностного слоя осадков. В результате установлена связь между литологическим составом осадков и фациальными условиями их накопления [Левитан и др., 2004, 2007; Levitan et al., 2003]. Исследования в этой области на основании полученных новых данных отражены в работах [Русаков и др., 2017а,б]. В них изучалось распределение тяжелых металлов — Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Sn, Sb, Pb и Bi в поверхностном слое донных осадков
Гыданский
Карского моря, а также Si, Al, Fe и Mn в флювиаль-ных, гляциальных, эстуарных, мелководно-морских, фоновых морских и реликтовых осадках.
В статье [Русаков и др., 2018] на основе факторного и кластерного анализов обнаружена связь между химическим и гранулометрическим составом терригенных отложений с выделением макро- и микрохимических групп компонентов в соответствии с условиями их седиментации. Для проведения исследований нами использованы материалы указанной статьи о содержании оксидов, гранулометрических типов, а также выделенных кластеров, соответствующих определенным условиям накопления осадков (рис. 1, табл. 1, 2). В результате применения корреляционного анализа установлены две группы оксидов, связанных с определенными гранулометрическими типами донных осадков Карского моря. Подчеркнем, что однофакторный дисперсионный анализ распределения песка, алеврита и пелита в различных фациальных обстановках Карского моря на основе значимости различий между их средними значениями и с учетом условий их накопления был применен впервые. В результате построены схематические карты распределения песка, алеврита и пелита для этого региона.
С помощью одномерного регрессионного анализа установлена закономерность в распределении отношений Mn/Al, Mn/Fe, Mn/SiO2 по глубине в
Таблица 1
Расположение станций с координатами и глубиной пробоотбора поверхностного слоя (0-2 см) осадков в изученном регионе Карского моря [Русаков и др., 2018]
№ станции Координаты Глубина, м № станции Координаты Глубина, м № станции Координаты Глубина, м
5199 72°33'Ы, 57°85'Е 330 5326 72°17'Ы, 74°29'Е 13 5232 75°9'Ы, 89°52'Е 51
5394 72°35'Ы, 57°8'Е 330 5328 73°23'Ы, 73°27'Е 22 5237 77°5'Ы, 87°17'Е 128
5392 74°1 2Ы, 60°26'Е 313 5347 72°94'Ы, 80°Е 21 ВР00-15/6 72°Ы, 81°6'Е 6
5205 74°77'Ы, 66°6'Е 190 ВР00-23/7 73°47'Ы, 79°85'Е 33 5404 74°78'Ы, 66°6'Е 160
5304 74°78'Ы, 66°6'Е 192 5335 73°76'Ы, 79°61'Е 30 ВР01-82/8 73°2'Ы, 73°033'Е 29
5358 75°37'Ы,64°35'Е 350 ВР01-01/34 74°Ы, 79°33'Е 91 ВР03-^С 74°Ы, 73°13'Е 34
5308 75°56'Ы, 72°48'Е 200 5349 74°3'Ы, 78°63'Е 34 ВР01-64/6 75°58'Ы, 73°63'Е 99
5251 73°92'Ы, 59°37'Е 120 ВР00-7/5 74°5'Ы, 81°13'Е 38 ВР03-07С 75°57'Ы, 73°13'Е 108
5248 74°12'Ы, 60°Е 130 ВР00-43/8 75°38'Ы, 85°82'Е 48 5214 76°53'Ы, 71°37'Е 159
5243 74°17'Ы, 60°93'Е 200 5232 75°9'Ы, 89°52'Е 51 ВР01-55/5 77°05'Ы, 79°73'Е 83
5361 75°65'Ы, 63°72'Е 123 5237 77°5'Ы, 87°17'Е 128 5297 70°2'Ы, 57°56'Е 124
5327 72°77'Ы, 74°5'Е 12 ВР00-15/6 72°Ы, 81°6'Е 6 5324 71.47 Ы, 72.56 Е 16
5343 72°09'Ы, 81°48'Е 11 5404 74°78'Ы, 66°6'Е 160 5323 71.69 Ы, 72.95 Е 18
ВР00-22 72°45'Ы, 81'Е 15 ВР01-82/8 73°2'Ы, 73°033'Е 29 ВР01-71/4 72.67 Ы, 73.3 Е 23
ВР01-ко1.03 72°93'Ы, 80°53'Е 17 ВР03-^С 74°Ы, 73°13'Е 34 5313 74.18 Ы, 73 Е 28
ВР00-14/4 72°93'Ы, 79°78'Е 19 ВР01-64/6 75°58'Ы, 73°63'Е 99 5310 74.94 Ы, 72.78 Е 28
5240 79°25'Ы, 87°62'Е 290 ВР03-07С 75°57'Ы, 73°13'Е 108 5309 75.2 Ы, 72.73 Е 32
5241 80°Ы, 85°5'Е 330 5214 76°53'Ы, 71°37'Е 159 5234 76.32 Ы, 88.83 Е 47
5200 73°1'Ы, 61°27'Е 205 ВР01-01/34 74°Ы, 79°33'Е 91 5236 76.97 Ы, 87.83 Е 90
5302 73°1'Ы, 61°33'Е 110 5349 74°3'Ы, 78°63'Е 34 5238 78 Ы, 87.6 Е 108
5403 70°88'Ы, 58°32'Е 218 ВР00-7/5 74°5'Ы, 81°13'Е 38 5239 78.6 Ы, 88.05 Е 242
5391 74°18'Ы, 59°17'Е 120 ВР00-43/8 75°38'Ы, 85°82'Е 48 5344 71.87 Ы, 82.2 Е 10
Таблица 2
Химический состав оксидов компонентов поверхностного слоя (0-2 см) донных осадков Карского моря, их гранулометрический состав (масс.%) и кластеры, выделенные с помощью кластерного анализа по методу Уорда
[Русаков и др., 2018]
№ станции 8Ю2 А1203 ТЮ2 Бе203 МпО к2о СаО Mg0 Ыа20 Р2О5 Гравий Песок Алеврит Пелит Кластеры
5199 50,920 13,120 0,680 6,530 3,350 2,080 0,980 2,840 3,620 0,410 0,13 5,04 72,81 22,02 1
5394 54,620 13,990 0,560 6,910 3,660 2,250 0,900 2,780 3,650 0,290 0,22 26,04 50,89 22,85 1
5392 52,520 15,580 0,680 7,980 1,350 2,350 0,800 3,200 3,670 0,270 0 5,32 72,78 21,9 1
5205 47,530 15,360 0,737 10,240 1,700 2,570 1,060 2,260 4,190 0,346 0 14,21 67,89 17,9 1
5304 55,190 13,470 0,640 8,130 2,650 2,210 0,940 2,590 3,940 0,310 0 40,43 45,48 14,09 1
5358 53,350 16,080 0,650 7,530 0,840 2,500 0,900 3,260 3,450 0,250 1,8 36,07 47,01 15,12 1
5308 52,640 13,870 0,690 9,160 2,460 2,090 0,910 2,920 3,760 0,440 0 10,6 68,25 21,15 1
5251 52,550 18,050 0,828 7,350 0,494 2,910 2,610 2,970 2,220 0,187 0,4 1,53 84,71 13,36 1
5248 55,170 17,370 0,830 7,590 0,170 2,620 2,510 2,710 2,410 0,176 0 0,34 86,45 13,21 1
5243 54,720 18,100 0,830 8,030 1,360 2,860 0,750 2,480 3,200 0,230 0,74 36,75 52,6 9,91 1
5361 47,900 14,780 0,640 5,320 0,060 2,280 9,480 2,700 1,980 0,100 0 25,1 64,4 10,5 1
5327 52,890 12,200 0,640 11,530 0,300 1,680 1,720 2,660 3,650 0,720 1 10,89 64,38 23,73 1
5343 57,240 14,240 1,110 8,220 0,200 1,770 3,410 3,340 3,620 0,230 0 4,1 86,45 9,45 1
ВР00-22 54,190 15,120 0,842 8,290 0,121 1,980 1,960 3,200 3,070 0,193 0,07 10,64 63,01 26,28 1
ВР01-ко1,03 51,990 14,970 0,831 8,990 0,108 1,880 1,990 3,120 3,300 0,209 0 0,9 72,22 26,88 1
ВР00-14/4 52,150 15,000 0,815 9,360 0,094 2,140 1,600 3,190 3,080 0,213 0 1,31 73,34 25,35 1
5240 47,060 16,780 0,756 9,820 1,400 2,540 0,890 2,410 3,960 0,302 0 6,22 74,31 19,47 1
№ станции ао2 А1203 тю2 ре2°3 Мп0 К20 Са0 Mg0 Ыа20 Р205 Гравий Песок Алеврит Пелит Кластеры
5241 52,440 16,510 0,813 8,360 0,892 2,510 0,840 2,270 3,250 0,310 0 3,51 75,07 21,42 1
5200 60,630 13,080 0,583 5,850 1,580 2,480 1,240 1,650 3,990 0,272 0 57,74 31,08 11,18 2
5302 59,030 13,360 0,660 6,690 1,780 2,390 1,000 2,430 3,610 0,320 2,91 49,96 32,87 14,26 2
5403 57,210 13,190 0,620 7,100 0,380 2,020 1,740 2,900 3,800 0,360 0 41,7 44,21 14,09 2
5391 56,260 16,010 0,710 6,770 0,520 2,510 1,470 3,380 3,130 0,250 4,37 22,89 54,73 18,01 2
5326 54,940 13,540 0,710 10,940 0,390 1,870 0,790 2,710 2,830 0,380 0,39 0,47 80,52 18,62 2
5328 58,090 13,060 0,730 8,250 0,400 1,880 1,400 2,500 3,660 0,320 1,58 6,9 68,7 22,82 2
5347 50,340 14,480 0,830 9,880 0,830 1,810 1,700 3,760 3,880 0,280 0 2,01 65,77 32,22 2
ВР00-23/7 55,790 14,740 0,770 8,280 0,086 2,180 1,550 2,890 3,020 0,143 0,07 11,57 61,66 26,7 2
5335 52,260 14,630 0,800 9,050 0,490 2,130 1,240 3,340 4,190 0,250 0 11,93 72,52 15,55 2
ВР01-01/34 56,860 16,870 0,844 6,630 0,075 2,350 1,280 2,660 2,850 0,128 0 4,84 68,34 26,83 2
5349 51,980 14,070 0,720 10,010 0,370 1,950 1,300 3,300 3,690 0,350 0 0,79 69,92 29,29 2
ВР00-7/5 49,220 14,960 0,713 9,770 0,354 2,000 1,180 2,900 4,190 0,246 0 0,95 83,77 15,28 2
ВР00-43/8 49,700 15,710 0,773 9,400 0,687 2,320 1,500 3,080 3,700 0,184 0,27 1,77 69,57 25,39 2
5232 54,450 15,410 0,764 8,000 1,074 2,390 1,410 2,260 3,740 0,261 0 15,94 59,73 24,33 2
5237 60,050 13,800 0,679 7,170 0,424 2,440 1,190 1,890 3,530 0,298 2,86 35,72 43,93 17,49 2
ВР00-15/6 58,810 14,070 0,998 7,710 0,116 1,770 4,200 2,980 3,050 0,251 0 31,74 42,09 26,17 3
5404 61,660 13,240 0,680 5,500 0,040 2,200 1,300 2,370 3,780 0,270 0 37,67 43,27 19,06 3
ВР01-82/8 56,410 13,910 0,719 8,330 0,108 2,220 0,970 2,340 3,420 0,205 0 4,72 68,36 26,92 3
ВР03-^С 56,210 14,040 0,725 7,950 0,099 2,240 0,930 2,390 3,160 0,145 2,06 5,95 65,41 26,58 3
ВР01-64/6 57,030 15,130 0,733 7,270 0,076 2,440 0,880 2,510 3,270 0,116 0 4,74 65,97 29,29 3
ВР03-07С 63,910 13,660 0,686 5,560 0,076 2,440 0,960 2,110 2,950 0,119 0 27,46 52,05 20,49 3
5214 62,910 14,710 0,648 6,050 0,171 2,640 0,910 1,950 2,810 0,241 0,41 48,07 39,78 11,74 3
ВР01-55/5 62,460 13,360 0,647 5,520 0,078 2,300 1,200 2,290 3,020 0,140 0,38 23,65 50,48 25,49 3
5297 76,540 9,350 0,440 2,700 0,109 2,120 1,190 1,070 2,660 0,182 11,51 66,1 17,75 4,64 4
5324 71,250 10,320 0,530 5,930 0,540 2,120 1,210 1,310 1,570 0,351 0 90,37 8,07 1,56 4
5323 74,520 10,790 0,700 3,610 0,055 2,300 1,230 1,240 2,290 0,102 0 59,94 28,45 11,61 4
ВР01-71/4 67,680 12,030 0,683 5,170 0,079 2,320 1,100 1,800 2,780 0,158 0 42,95 42,34 14,71 4
5313 82,030 6,650 0,480 2,820 0,057 1,670 0,660 0,620 2,250 0,162 0,28 85,26 9,77 4,69 4
5310 81,050 6,880 0,390 2,150 0,104 2,040 0,740 0,500 3,040 0,169 13,28 74,48 8,9 3,34 4
5309 89,960 3,640 0,280 0,990 0,096 1,220 0,340 0,100 1,790 0,071 0 85,98 9,17 4,85 4
5234 62,080 12,990 0,530 5,970 0,006 2,180 1,030 1,710 3,460 0,209 46,75 29,06 17,69 6,5 4
5236 64,610 12,550 0,625 5,820 0,283 2,410 1,190 1,550 3,570 0,260 0 55,5 33,1 11,4 4
5238 67,900 12,190 0,561 4,860 0,430 2,530 1,190 1,340 3,320 0,220 0 67,8 23,97 8,23 4
5239 65,900 12,600 0,562 5,510 0,579 2,580 0,990 1,410 3,440 0,229 0 70,41 23,73 5,86 4
5344 68,860 11,540 0,790 5,670 0,141 2,060 2,990 2,170 2,510 0,216 0,06 86,28 6,22 7,44 4
Примечания. Каждый кластер соответствует определенной обстановке осадконакопления [Русаков и др., 2018]: 1 — зона лавинной аккумуляции осадков; 2 — зона аккумуляции песчанистых алевритов; 3 — зона аккумуляции алевритовых песков; 4 — зона размыва (пески, гравий).
изученной части Карского моря, что позволило оценить степень интенсивности раннего окислительного диагенеза [Холодов, 2020].
Карское море относится к шельфовым морям западной части Северного Ледовитого океана. Оно ограничено с юга побережьем Евразии; с запада — о-вом Вайгач, арх. Новая Земля и арх. Земля Франца-Иосифа; с востока — арх. Северная Земля. Основными поставщиками терригенного материала в Карское море служат реки Обь, Енисей, Таз и Пур.
Характерная глубина для Карского моря — 50-100 м, максимальная глубина в желобе Святой Анны — 620 м, а в районе желоба Воронина глубина составляет 420 м. Восточно-Новоземельский желоб расположен вдоль восточных берегов Новой Земли и имеет глубину 200-400 м. Между желобами Святой Анны и Воронина расположено мелководное Центральное Карское плато с глубиной до 50 м.
На процессы седиментации в этом регионе влияют морские течения Карского моря: Новозе-
Рис. 2. Распределение среднего содержания гранулометрических типов осадков (%) в четырех фациальных зонах, соответствующих 4-м выделенным кластерам по данным дисперсионного анализа: а — средние и 95%-ные доверительные интервалы распределения песка; б — средние и 95%-ные доверительные интервалы распределения алеврита; в — средние и 99%-ные доверительные интервалы распределения пелита; 1 — зона лавинной аккумуляции осадков; 2 — зона аккумуляции песчанистых алевритов; 3 — зона
аккумуляции алевритовых песков; 4 — зона размыва
мельское, Ямальское и Обь-Енисейское. Циркуляция поверхностных вод происходит следующим образом (рис. 1): на юго-западе моря расположен замкнутый циклонический круговорот воды, в центральной части моря из Обь-Енисейского мелководья поверхностные течения направлены главным образом на север.
Известно [Карское..., 2016], что в Карском море льды существуют круглый год. Льдообразование начинается с сентября с северо-восточной части моря и далее распространяется по направлению к его южной и юго-западной частям, а в октябре лед охватывает уже почти всю поверхность моря. Ледовитость Карского моря составляет 85%. Здесь морские льды подразделяются на подвижные дрейфующие, а также неподвижные — припайные. В Карском море основную массу составляют дрейфующие льды, постоянно перемещающиеся под действием ветра и течений ледяные поля представляют собой льдины разных очертаний с размером от нескольких десятков метров до километра и более в поперечнике [Карское., 2016].
Материалы и методы исследований. Для проведения статистического анализа использованы результаты исследований геохимии, гранулометрии и фациальным обстановкам поверхностных осадков, отобранных в ходе 5-й экспедиций на НИС «Академик Борис Петров» (2000, 2001 и 2003 г.) и НИС «Академик Мстислав Келдыш» (2015 и 2016 г.) (табл. 1, 2). В этом регионе поверхностные осадки
отбирали с помощью дночерпателей типа Океан и бокс-корер. Глубина отбора поверхностных донных осадков составляла 2 см. В лаборатории геохимии осадочных пород ГЕОХИ РАН влажный осадок подвергался обработке ультразвуком для дисперга-ции, а затем водно-механическому разделению на отдельные фракции ситовым методом и декантацией (аналитик Л.А. Задорина). Для выделения гранулометрических типов использована шкала С.К. Уэн-туорта [Wentworth, 1922, (цит. по [Фролов, 1993)]. Статистические анализы выполнены с помощью пакета Statgraphics plus ver. 5.
На основе изученного литологического, химического и фациального состава 53 образцов (табл. 1) проведен корреляционный анализ с целью определения взаимосвязи некоторых макроэлементов и гранулометрического состава. Анализ выполнен с помощью надстройки стандартного пакета Excel 2003 модулем StatPlus Ver. 5 по методике, описанной в [Берк и др., 2005]. Корреляция определяет степень зависимости между переменными [Иванов, 2005]. Корреляционнный анализ уже применялся ранее при исследовании морских осадков в различных районах Мирового океана [Левитан и др., 2007, 2016; Hongjun et al., 2017; Nasra et al., 2014].
Кроме того, было изучено распределение гранулометрических фракций песка, алеврита и пелита в различных фациальных обстановках, соответствующих четырем выделенным кластерам (табл. 2, рис. 2). Известно, что с помощью однофакторного
Примечание. Курсивом выделены значения коэффициента корреляции, отвечающие 95%-ному уровню значимости. Синим фоном обозначены значимые отрицательные значения коэффициента корреляции.
Таблица 3
Значения коэффициента линейной корреляции для оксидов элементов в поверхностных (0-2 см) донных осадках
в изученном регионе Карского моря
Состав SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 MnO K2O CaO MgO Na2O P2O5 Гравий Песок Алеврит Пелит
SiO2 1,000 -0,87 -0,64 -0,87 -0,34 -0,30 -0,24 -0,87 -0,56 -0,37 0,19 0,84 -0,84 -0,64
Al2O3 1,000 0,73 0,69 0,18 0,61 0,18 0,77 0,37 0,10 -0,17 -0,74 0,75 0,52
TiO2 1,000 0,64 -0,06 0,14 0,30 0,74 0,24 0,04 -0,30 -0,66 0,69 0,53
Fe2O3 1,000 0,22 0,05 0,01 0,79 0,57 0,55 -0,21 -0,79 0,78 0,64
MnO 1,000 0,18 -0,22 0,20 0,43 0,44 -0,14 -0,11 0,14 0,09
K2O 1,000 -0,06 0,07 0,09 -0,15 -0,03 -0,09 0,13 -0,06
CaO 1,000 0,26 -0,29 -0,16 -0,09 -0,10 0,16 -0,04
MgO 1,000 0,44 0,27 -0,24 -0,80 0,78 0,68
Na2O 1,000 0,46 0,01 -0,43 0,37 0,40
P2O5 1,000 -0,07 -0,18 0,19 0,15
Гравий 1,000 0,11 -0,32 -0,29
Песок 1,000 -0,95 -0,78
Алеврит 1,000 0,67
Пелит 1,000
дисперсионного анализа можно изучать влияние одной независимой переменной или фактора на зависимую переменную [Иванов, 2005]. Этот анализ применялся ранее при изучении соотношения цвета и химического состава четвертичных донных осадков из южной части поднятия Менделеева и континентального склона Восточно-Сибирского моря [Левитан и др., 2014;], а также при исследовании взаимоотношений ряда компонентов верхнеплиоценовых отложений Индийского океана [Сыромятников и др., 2021].
В программе Surfer ver. 13, построены карты распределения гранулометрического состава современных осадков.
Результаты исследований и их обсуждение. Корреляционный анализ поверхностного (0-2 см) слоя осадков с построением корреляционной матрицы Пирсона на основе их гранулометрии и химического состава позволил выделить две группы оксидов, связанных корреляционной зависимостью с песком, алевритом и пелитом (табл. 3). При этом уровень достоверности составил 95%. Первая группа представлена кремнеземом (SiO2), а вторая — Al2O3, TiO2, Fe2O3, MgO и Na2O (табл. 3). При этом SiO2 имеет положительный коэффициент корреляции с песком (+0,84) и отрицательные значения коэффициента корреляции с алевритом (-0,84) и пелитом (-0,64). В свою очередь вторая группа оксидов имеет положительную корреляцию с алевритом и пелитом и отрицательную с песком: 1) Al2O3 с песком (-0,74), с алевритом (+0,75) и (+0,52) с пелитом; 2) TiO2 с песком (-0,66), с алевритом (+ 0,69), с пелитом (+0,53); 3) Fe2O3 с песком (-0,79), с алевритом (+ 0,78) и с пелитом (+0,64); 4) MgO с песком (-0,8), с алевритом (+0,78) и (+0,68) с пелитом; 5) Na2O с песком (-0,43),
с алевритом (+0,37) и с пелитом (+0,4). Подчеркнем, что сильная корреляционная взаимосвязь SiO2 и песка связана с высоким содержанием кварца, входящего в состав терригенного материала, источниками которого были реки Обь и Енисей [Левитан и др., 1998], а также дрейфующие морские льды [Левитан и др., 2012]. Отметим широкое распространение осадков с повышенным содержанием кварца в восточной и северной частях Центрального Карского плато [Гу-ревич, 2002]. При этом наблюдается положительная корреляция оксидов второй группы — Al2O3, TiO2, Fe2O3, MgO и Na2O — с алевритовой и пелитовой фракциями осадков. Это связано с тем, что указанные оксиды входят в состав кристаллических решеток минералов, составляющих алевритовую и пелитовую фракции. Кроме того, в изученном регионе отмечено повышенное содержание алевритовой фракции.
На следующем этапе исследований провели дисперсионный однофакторный анализ 53 образцов на основе данных о химическом и гранулометрическом составе осадков поверхностного слоя. В результате установлена закономерность распределения песка, алеврита и пелита в зависимости от их принадлежности к той или иной фациальной обстановке с уровнем достоверности 95%. В табл. 4 и 5 приведены результаты дисперсионного анализа: 1) суммы квадратов (SS, Sum of Squares); 2) степени свободы (Df); 3) средние квадраты (MS, Mean Square); 4) значения критерия Фишера; 5) P-value. При этом общее число степеней свободы (Df) равно числу исследуемых образцов за вычетом единицы. Отметим, что критерий Фишера определяется отношением средних квадратов между группами к средним квадратам внутри групп. Как следует из табл. 4, полученные
Таблица 5
Средние значения содержания песка, алеврита и пелита для четырех литолого-фациальных зон в изученном регионе
Карского моря
Таблица 4
Результаты дисперсионного анализа распределения фракций песка, алеврита и пелита в пределах четырех литолого-
фациальных зон в изученном регионе Карского моря
Литологи-ческий тип Источник Сумма квадратов, 88 Степени свободы, Df Средние квадраты Р-отношение Р-значение
Песок Между группами 24743,7 3 8247,86 28,55 0,0000
Внутри групп 14155,0 49 288,878
Общая 38898,7 52
Алеврит Между группами 18617,4 3 6205,81 34,99 0,0000
Внутри групп 8691,13 49 177,37
Общая 27308,6 52
Пелит Между группами 1750,22 3 583,406 18,60 0,0000
Внутри групп 1536,72 49 31,3616
Общая 3286,94 52
Гранулометрические типы Кластеры Число образцов Среднее значение Минимальное значение Максимальное значение
1 18 13,3 0,34 40,43
2 15 17,7 0,47 57,74
Песок 3 8 23 4,72 48,07
4 12 67,8 29,06 90,37
Общее 53 28,4 0,34 90,37
1 18 67,9 45,48 86,45
2 15 60,5 31,08 83,77
Алеврит 3 8 53,4 39,78 68,36
4 12 19,1 6,22 42,34
Общее 53 52,6 6,22 86,45
1 18 18,6 9,45 26,88
2 15 20,8 11,18 32,22
Пелит 3 8 23,2 11,74 29,29
4 12 7,1 1,56 14,71
Общее 53 17,3 1,56 32,22
значения вероятности ошибки (Р-уа1ые) составили <0,05, что свидетельствует о 95%-ной достоверности распределения фракций песка, алеврита и пелита в пределах фациальных обстановок.
На графиках (рис. 2, а, б, в) отражено распределение средних значений песчаной, алевритовой и пелитовой фракций (масс.%) в поверхностных осадках Карского моря в зависимости от их фациальной принадлежности. На графике (рис. 2) и из данных табл. 5 видно, что минимальные значения содержания песчаной фракции (среднее 13,3%) связаны с зоной лавинной седиментации (I), а максимальные (среднее значение 67,8%) — с зоной размыва, где максимально развиты гравийные и песчаные осадки (II). При этом алевритовая фракция в зоне лавинной аккумуляции осадков достигает максимума со средним содержанием 67,9%, несколько уменьшаясь в зонах аккумуляции песчанистых алевритов (60,5%)
и алевритовых песков (53,4%) и резко сокращается до 19% в зоне размыва (табл. 5, рис. 2, б). Содержание пелитовой фракции несколько увеличивается от зоны лавинной аккумуляции осадков к области аккумуляции алевритовых песков до 23%, а затем резко уменьшается до 7% в области размыва (табл. 5, рис. 2, в).
Анализ средних, максимальных и минимальных значений глубины, характерных для каждой из четырех литолого-фациальных зон в изученном регионе (табл. 6, 7, рис. 2, г), указывает на отсутствие связи литологического состава с батиметрией. Это обусловлено тем, что механическая дифференциация осадочного материала в процессе его транспортировки реками Обь и Енисей в Карское море осложняется разбавляющей и перемешивающей деятельностью морских течений и волн.
%
Рис. 3. Схематические карты распределения гранулометрических типов осадков (масс.%), в пределах изученной территории Карского моря: а — распределение песка; б — распределение алеврита; в — распределение пелита
Таблица 6
Результаты дисперсионного анализа взаимосвязи 4-х литолого-фациальных зон с глубиной в пределах изученного региона
Карского моря
Гранулометрический тип Источник Сумма квадратов, ББ Степени свободы, Df Средние квадраты Р-отношение Р-значение
Песок Между группами 125439 3 41813 5,01 0,0041
Внутри групп 408736 49 8341,6
Общая 534175 52
На основе данных дисперсионного анализа о распределении гранулометрических типов поверхностных осадков в пределах изученного региона были построены схематические карты содержания песка (рис. 3, а), алеврита (рис. 3, б) и пелита (рис. 3, в). Характер распределения фракций в пределах исследуемого региона Карского моря показывает, что от 50 до 75% песчаной фракции наблюдается в восточной, центральной и юго-западной частях Карского моря. При этом ее содержание, превышающее 75%, отмечено на относительно небольшом участке в центральной части изученного региона, а содержание до 25% характерно для северной, северовосточной и юго-восточной частей Карского моря. Наряду с этим выявлено широкое распространение алевритовой фракции с содержанием >75%, эта область охватывает большую часть рассматриваемой территории. В то же время пелитовая фракция с содержанием >30% наблюдается в восточной, юго-западной и центральной частях Карского моря и имеет здесь подчиненное значение.
Таблица 7
Средние значения глубины, характерные для четырех литолого-фациальных зон изученного региона Карского моря
Кластеры Число образцов Среднее значение глубины, м Минимальное значение Максимальное значение
1 18 176 11 350
2 15 77,5 13 218
3 8 84,8 6 160
4 12 63,8 10 242
Общее 53 109 6 350
Кроме того, в наши задачи входило изучение распределения пелитовой фракции и содержания Fe2Oз в области смешения речных и морских вод. Маргинальный фильтр [Лисицын, 1994] представляет собой довольно узкий в глобальных масштабах пояс, где происходит смешение речных и морских вод. Основное значение для работы маргинальных
Рис. 4. Распределение пелитовой фракции и Бе203 (%) в трех фациальных зонах по данным дисперсионного анализа: а — средние и 95%-ные доверительные интервалы распределения пелита; б — средние и 95%-ные доверительные интервалы распределения Бе203; 1 — современные осадки в области эстуариев Оби и Енисея; 2 — современные осадки в основной зоне смешения речной и морской воды; 3 — современные осадки внутреннего шельфа изученной части Карского моря вне зоны смешения
Таблица 8
Распределение Fe2Oз, песка, алеврита и пелита (масс.%) в трех переходных фациальных зонах Карского моря
фильтров имеют три компонента сорбционной системы: глинистые минералы, Fe, Сорг а меньшее — Мп и А1.
В результате проведения однофакторного дисперсионного анализа обнаружено соответствие между гранулометрическим и химическим составом осадков, что выражается в фациальном переходе от зоны смешения морских и речных вод к фоновой морской седиментации в современный период времени (табл. 8, 9, 10). В табл. 9 и 10 и на графиках (рис. 4, а, б) в зоне смешения речной и морской воды наблюдается увеличение пелитовой фракции (рис. 4, а), а также Fe203 (рис. 4, б), уровень достоверности 95%.
Необходимо добавить, что одно из основных направлений наших исследований — изучение степени интенсивности окислительного диагенеза в пределах рассматриваемого региона. Известно [Геохимия..., 1980; Розанов, 1976, 1980; Страхов, 1960; Фролов, 1992; Холодов, 2006, 2020], что к индикаторам раннего окислительного диагенеза относятся отношение Fe и Мп, их валентность и форма нахождения. В процессе раннего диагенеза в окислительных условиях в первую очередь увеличивается содержание Мп, а для восстановительной обстановки характерно его
Таблица 9
№ станции Фациаль-ные зоны Ре203 Песок Алеврит Пелит
ВР01-71/4 1 5,170 42,95 42,34 14,71
ВР01-82/8 1 8,330 4,72 68,36 26,92
5328 1 8,250 6,90 68,70 22,82
ВР03-^С 2 7,950 5,95 65,41 26,58
5313 3 2,820 85,26 9,77 4,69
5310 3 2,150 74,48 8,90 3,34
5309 3 0,990 85,98 9,17 4,85
5349 2 10,010 0,79 69,92 29,29
ВР01-01/34 1 6,630 4,84 68,34 26,83
5335 1 9,050 11,93 72,52 15,55
ВР00-23/7 1 8,280 11,57 61,66 26,70
ВР00-7/5 2 9,770 0,95 83,77 15,28
Примечания. Фациальные зоны: 1 — современных осадков в области эстуариев рек Обь и Енисей; 2 — современных осадков в основной зоне смешения речной и морской воды; 3 — современных осадков внутреннего шельфа в изученной части Карского моря вне зоны смешения.
Результаты дисперсионного анализа распределения пелитовой фракции в пределах трех переходных фациальных зон
(табл. 8)
Источник Сумма квадратов, ББ Степени свободы, Df Средние квадраты Б-отношение P-value
Между группами 770,086 2 385,043 12,53 0,0025
Внутри групп 276,468 9 30,7187
Общая 1046,55 11
Таблица 1 0
Результаты дисперсионного анализа распределения Fe2Oз в пределах трех переходных фациальных зон (табл. 8)
Источник Сумма квадратов, ББ Степени свободы, Df Средние квадраты Б-отношение P-value
Между группами 91,0288 2 45,5144 28,03 0,0001
Внутри групп 14,6164 9 1,62405
Общая 105,645 11
Таблица 11
Рассчитанное содержание отношений Mn/Al, Mn/Fe и MnO/SiO2 по глубине
Н, м Мп/А1 Mn/Fe МпО/вЮ2 Н, м Мп/А1 Мп№ МпО/8Ю2 Н, м Мп/А1 Мп^ МпО/вЮ2 Н, м Мп/А1 Мп^ МпО/8Ю2
330 0,75 1,14 0,0658 34 0,08 0,08 0,0071 17 0,02 0,03 0,0021 16 0,15 0,20 0,0076
330 0,77 1,17 0,0670 38 0,07 0,08 0,0072 19 0,02 0,02 0,0018 18 0,01 0,03 0,0007
313 0,25 0,38 0,0257 48 0,13 0,16 0,0138 290 0,24 0,32 0,0297 23 0,02 0,03 0,0012
190 0,32 0,37 0,0358 51 0,20 0,30 0,0197 330 0,16 0,24 0,0170 28 0,03 0,04 0,0007
192 0,58 0,72 0,0480 128 0,09 0,13 0,0071 205 0,35 0,60 0,0261 28 0,04 0,11 0,0013
350 0,15 0,25 0,0157 6 0,02 0,03 0,0020 110 0,39 0,59 0,0302 32 0,08 0,21 0,0011
200 0,52 0,60 0,0467 160 0,01 0,02 0,0006 218 0,08 0,12 0,0066 47 0,00 0,00 0,0001
120 0,08 0,15 0,0094 29 0,02 0,03 0,0019 120 0,10 0,17 0,0092 90 0,07 0,11 0,0044
130 0,03 0,05 0,0031 34 0,02 0,03 0,0018 13 0,08 0,08 0,0071 108 0,10 0,20 0,0063
200 0,22 0,38 0,0249 99 0,01 0,02 0,0013 22 0,09 0,11 0,0069 242 0,13 0,23 0,0088
123 0,01 0,03 0,0013 108 0,02 0,03 0,0012 21 0,17 0,19 0,0165 10 0,04 0,06 0,0020
12 0,07 0,06 0,0057 159 0,03 0,06 0,0027 33 0,02 0,02 0,0015
11 0,04 0,05 0,0035 83 0,02 0,03 0,0012 30 0,10 0,12 0,0094
15 0,02 0,03 0,0022 124 0,03 0,09 0,0014 91 0,01 0,03 0,0013
сокращение [Волков, 1979]. После этого начинаются процессы восстановления Fe3+ до Fe2+. Известно, что А1 и 8Ю2 не участвуют в процессах раннего диагенеза [Левитан и др., 2014]. При этом коэффициент корреляции Пирсона между отношениями Мп^е, Мп/А1 и МпО/8Ю2 составляет 0,9, что свидетельствует о наличии сильной корреляционной взаимосвязи между ними (табл. 11 и 12), что позволяет использовать их для изучения интенсивности окислительного диагенеза в пределах изученной части дна Карского моря.
При этом содержание отношения Мп/А1 и Мп/ Fe, МпО/8Ю2 было рассчитано по следующим формулам:
Мп=^(МпО)/Аг(МпО)/Аг(Мп),
где 8(МпО) — содержание МпО, %; Аг — относительная атомная масса;
^(Бе2О3)/Аг(Бе2О3)/Аг(Бе),
где ^(ре2Оз) — содержание Fe2Oз, %;
Таблица 12
Значения коэффициента корреляции Пирсона для отношений Mn/Al, Mn/Fe и MnO/SiO2
Мп/А1 Мп^ МпО/вЮ2
Мп/А1 1,000 0,985 0,987
Мп№ 1,000 0,963
МпО/вЮ., 1,000
Сводные данные регрессионного анализа взаимосвязи отношения Mn/Al и глубины; уравнение нелинейной регрессии У = (а + ЬХ)2
Таблица 13
Параметры Значения коэффициентов уравнения регрессии Значение случайной ошибки уравнения регрессии критерий Стьюдента Р-уа1ыг
а 0,1687 0,0321 5,2575 0,00
Ь 0,0013 0,0002 5,7887 0,00
Дисперсия Сумма квадратов Число степеней свободы Оценка дисперсии Критерий Фишера Р-уа1ыг
Дисперсия регрессии 0,8394 1 0,8394 33,51 0,00
Дисперсия остатка 1,2776 51 0,0251
Общая дисперсия 2,117 52
Коэффициент корреляции, Я 0,63
Коэффициент детерминации, Я2, % 39,65%
Скорректированный коэффициент детерминации, % 38,47%
Стандартная ошибка 0,16
Среднее значение абсолютной ошибки 0,13
Статистика Дурбина-Ватсона 1,91
а
0,08 Р
100 200
Глубина, м
100
200
Глубина, м
300
200
Глубина, м
400
Рис. 5. Графики нелинейной регрессии: а — распределения отношения Мп/А1 по глубине; б — отношения Мп/Бе по глубине; в — отношения Мп/БЮ2 по глубине; 1 — линия регрессии; 2 — доверительный интервал для среднего значения предсказанных значений регрессии; 3 — доверительный интервал, соответствующий предсказанному значению регрессии
Мп0/ &02 ^(МпоДБЮ^
где Б(Мп0) — содержание Мп0, %, а Б(8Ю2) — содержание Бю2, %.
Известно [Иванов, 2005], что основная цель одномерного регрессионного анализа — изучение взаимосвязи между зависимой и независимой переменными. В данном случае в качестве зависимых переменных приняты отношения Мп/Бе, Мп/А1 и Мп0/БЮ2, а независимую переменную представляет глубина моря.
Рассмотрение первой пары переменных позволило обнаружить положительную взаимосвязь величины отношения Мп/А1 с глубиной с уровнем достоверности 99%, так как значение вероятности ошибки (P-value) составляет >0,01 (табл. 13 рис. 5, а).
Отметим, что рост отношения Мп/А1 с глубиной моря составляет 39,7% (табл. 14). Стандартная ошибка регрессии (среднеквадратическое отклонение регрессионных остатков) равна 0,16. Уравнение ре-
Таблица 1 4
Предсказанные содержания Мп/А1 по глубине с учетом уравнения регрессии Мп/А1 = (0,169 + 0,00125Н)2
Прогнозные данные
Глубина Н, м Мп/А1 Глубина Н, м Мп/А1
6 0,031 300 0,297
200 0,176 350 0,369
250 0,232
Таблица 1 5
Сводные данные регрессионного анализа взаимосвязи отношения Мп^е и глубины, уравнение нелинейной регрессии У = (а + ЪХ)2
Параметры Коэффициенты уравнения регрессии Значение случайной ошибки уравнения регрессии ¿-критерий Стьюдента P-value
a 0,2007 0,0361 5,565 0,00
Ь 0,0016 0,00024 6,503 0,00
Дисперсия Сумма квадратов Число степеней свободы Оценка дисперсии Критерий Фишера P-value
Дисперсия регрессии 1,3373 1 1,33725 42,29 0,00
Дисперсия остатка 1,6127 51 0,03162
Общая дисперсия 2,95 52
Коэффициент корреляции, R 0,67
Коэффициент детерминации, R2, % 45,3%
Скорректированный коэффициент детерминации, % 44,3%
Стандартная ошибка 0,18
Среднее значение абсолютной ошибки 0,14
Статистика Дурбина-Ватсона 1,9
Модель регрессии показывает, что процессы окислительного диагенеза резко активизируются с увеличением глубины моря (рис. 5, а).
Распределение отношения Мп^ по глубине имеет положительную корреляцию (Я=0,67, табл. 15, рис. 5, б). Величина отношения Мп^ с глубиной увеличивается на 45,3% (табл. 16). Стандартная ошибка регрессии составляет 0,18. Достоверность этой модели с учетом вероятности ошибки (Р-уа1ыг<0,0\) составляет 99% (табл. 11). Уравнение нелинейной регрессии имеет вид: МпЯ^ = (0,201 + 0,0016Н)2.
Здесь мы также наблюдаем (табл. 12) повышение значения Мп^ по мере увеличения глубины морского бассейна.
Таблица 17
Сводные данные регрессионного анализа распределения МпО^Ю2 по глубине, уравнение нелинейной регрессии У = (а + ЬХ)2
Таблица 16
Предсказанные значения содержания Мп^е по глубине, с учетом уравнения регрессии Мп^е = (0,201 + 0,0016'Н)2
Прогнозные данные
Глубина, м Мп№ Глубина, м Мп^
6 0,04 300 0,46
200 0,27 350 0,57
250 0,36
грессии, которое описывает эту взаимосвязь, имеет следующий вид:
Мп/А1 = (0,169 + 0,00125Н)2,
где Н — глубина, м.
Параметры Коэффициенты уравнения регрессии Значение случайной ошибки уравнения регрессии ¿-критерий Стьюдента Р-уа1ыг
а 0,04425 0,0096 4,54 0,00
Ь 0,00041 0,00006 6,43 0,00
Дисперсия Сумма квадратов Число степеней свободы Оценка дисперсии Критерий Фишера
Дисперсия регрессии 0,092 1 0,091 41,4 0,00
Дисперсия остатка 0,114 51 0,0022
Общая дисперсия 0,206 52
Коэффициент корреляции, Я 0,67
Коэффициент детерминации, Я2, % 44,8%
Скорректированный коэффициент детерминации, % 43,7%
Стандартная ошибка 0,05
Среднее значение абсолютной ошибки 0,04
Статистика Дурбина-Ватсона 1,77
Анализ распределения МпО/8Ю2 по глубине — величина отношения МпО/8Ю2 растет при увеличении глубины с 99%-ным уровнем достоверности (Р-уа1ыг<0,0\, табл. 17, рис. 5, в). При этом коэффициент корреляции составляет 0,67, а коэффициент детерминации, соответственно, 44,8. Значение стандартной ошибки равно 0,05 (табл. 17). Уравнение регрессии, которое описывает эту взаимосвязь, имеет вид: МпО/БЮ2 = (0,043 + 0,0004Н)2.
В связи с тем, что 8Ю2 входит главным образом в состав песчаной фракции, содержание которой заметно уменьшается с ростом глубины, а процессы окислительного диагенеза активизируются, это выражается в резком увеличении содержания оксидов марганца в осадках (рис. 5, в, табл. 18), что и отражает приведенное уравнение.
Заключение. В результате применения корреляционного анализа установлена связь гранулометрического состава осадков Карского моря с выделенными группами оксидов, что обусловлено минеральным составом пород питающих провинций. Кроме того, зависимость распределения пе-
ска, алеврита и пелита от фациальных обстановок, установленная с помощью однофакторного дисперсионного анализа, связана с транспортирующей деятельностью рек Обь и Енисей, а также морских течений и волн, которые не только перемещали, но и перемешивали поступающий в море терригенный материал. Это подтверждается обнаружением в зоне эстуариев Оби и Енисея нескольких слоев смешанного осадочного материала обь-енисейского происхождения, так называемый феномен заноса обского осадочного материала в эстуарий Енисея [Osadchiev et а1., 2019].
Таблица 18
Предсказанные содержания МпО^Ю2 по глубине с учетом уравнения регрессии МпО^Ю2 = (0,043 + 0,0004Н)2
Прогнозные данные
Глубина, м МпО/вЮ2 Глубина, м МпО/8Ю2
6 0,002 300 0,028
200 0,016 350 0,035
250 0,022
Таким образом, на процессы седиментации в пределах выделенных литолого-фациальных зон изученного региона влияли следующие основные факторы: 1) минеральный состав пород питающих провинций; 2) транспортирующая деятельность рек Обь и Енисей; 3) деятельность морских течений, волн и дрейфующих льдов; 4) рельеф дна морских фаций.
При этом процессы раннего окислительного диагенеза в поверхностных осадках Карского моря протекали в десятки раз интенсивнее с увеличением глубины дна морского бассейна, что установлено в процессе применения одномерного регрессионного анализа. Отметим, что наблюдается активизация окислительного диагенеза в интервале глубины от 6 до 350 м, что подтверждается ростом значения Мп/А1 в 11,9 раз с увеличением глубины моря, Мп/Бе — в 14,3 раза, а Мп0/БЮ2 — в 17,5 раз.
Основные факторы, которые влияли на степень интенсивности окислительного диагенеза в рассматриваемом регионе, связаны с глубиной моря: гидродинамический режим, рельеф дна и состав осадков морских фаций.
Благодарности. Авторы искренне признательны М.А.Левитану за плодотворное обсуждение 1-го варианта статьи, а также В.Ю. Русакову за предоставленные современные данные о химии и гранулометрии современных осадков поверхностного слоя, которые были использованы при написании статьи.
Финансирование. Участие К.В. Сыромятникова осуществлялось при финансовой поддержке госзаказа ГЕОХИ РАН № 0137-2019-0007; участие Р.Р. Габ-дуллина осуществлялось при финансовой поддержке Междисциплинарной научно-образовательной школы Московского университета «Математические методы анализа сложных систем».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Асадулин Эн.Э., Мирошников А.Ю. Распределение разнородных терригенных донных осадков в западной части Карского моря по геохимическим признакам // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2016. № 3. С. 98-105.
Асадулин Эн.Э., Мирошников А.Ю., Величкин В.И. Геохимическая специализация донных осадков в зонах смешения вод Оби и Енисея с водами Карского моря // Геохимия. 2013. № 12. С. 1116-1129.
Берк К., Кэйри П. Анализ данных с помощью Microsoft Excel. М.: Изд. дом «Вильямс», 2005. 560 с.
Волков И.И. Окислительно-восстановительные процессы диагенеза осадков // Геохимия донных осадков / Отв. ред. И.И. Волков. М.: Наука, 1979. С. 363-413.
Горбунова З.Н. Высокодисперсные минералы в осадках Карского моря // Океанология. 1997. № 37. С. 785-788.
Геохимия диагенеза осадков Тихого океана (трансокеанский профиль). М.: Наука, 1980. 288 с.
Гуревич В.И. Современный седиментогенез и геоэкология Западно-Арктического шельфа Евразии. М.: Научный мир, 2002. 135 с.
Иванов О.В. Статистика: Учебный курс для социологов и менеджеров. Ч. 2. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2005. 224 с.
Карское море. Экологический атлас. М.: ООО «Арктический Научный Центр», 2016. 271 с.
Кошелева В.А. Седиментогенез Карского моря. СПб.: Росс. госуд. гидрометеорологический ун-т (РГГМУ), 2014. 250 с.
Крылов А.А. Литология современных донных осадков северо-западной части Карского моря: Автореф. канд. дисс. СПб., 2000. 19 с.
Куликов Н.Н. Минералогический состав современных донных отложений Карского моря // Дельтовые и мелководно-морские отложения. М.: Изд-во АН СССР, 1963. С. 27-31.
Левитан М.А., Арнольд М., Буртман М.В. и др. К истории голоценовой седиментации в восточной части Карского моря // Океанология. 2000. № 4. С. 614-620.
Левитан М.А., Бурmман М.В., Горбунова З.Н., Гур-вич Е.Г. Кварц и полевые шпаты в поверхностном слое донных осадков Карского моря // Литология и полезные ископаемые. 1998. № 2. С. 115-125.
Левитан М.А., Буртман М.В., Демина Л.Л. и др. История голоценовой седиментации в южной части Карского моря // Литология и полезные ископаемые. 2004. № 6. С. 651-666.
Левитан М.А., Буртман М.В., Демина Л.Л. и др. Фациальная изменчивость поверхностного слоя осадков Обь-Енисейского мелководья и эстуариев Оби и Енисея // Литология и полезные ископаемые. 2005. № 5. С. 472-484.
Левитан М.А., Кукина Н.А. Минеральный состав легкой фракции верхнечетвертичных осадков желоба Святая Анна и его палеоокеанологическая интерпретация // Литология и полезные ископаемые. 2002. № 3. С. 306-315.
Левитан М.А., Лаврушин Ю.А., Штайн Р. Очерки истории седиментации в Северном Ледовитом океане и морях Субарктики в течение последних 130 тыс. лет. М.: ГЕОС, 2007. 404 с.
Левитан М.А., Сыромятников К.В. Методики выявления тонкой структуры полярной толщи и отложений морской изотопной стадии 6 в центральной части Северного Ледовитого океана // Геохимия. 2016. № 5. С. 457-464.
Левитан М.А., Сыромятников К.В., Кузьмина Т.Г. Некоторые литолого-геохимические особенности современной и четвертичной седиментации в Северном Ледовитом океане // Геохимия. 2012. № 7. С. 627-643.
Левитан М.А., Сыромятников К.В., Рощина И.А., Штайн Р. Соотношение цвета и химического состава четвертичных донных осадков из южной части поднятия Менделеева и континентального склона Восточно-Сибирского моря // Геохимия. 2014. № 3. С. 233-248.
Лейн А.Ю., Миллер Ю.М., Намсараев Б.Б. и др. Биогеохимические процессы цикла серы на ранних стадиях диагенеза осадков на профиле река Енисей-Карское море // Океанология. 1994. Т. 34, № 5. С. 681-692.
Лисицын А.П. Маргинальный фильтр океанов // Океанология. 1994. Т. 34, № 5. С. 735-747.
Мурдмаа И.О., Иванова Е.В. Послеледниковая история осадконакопления в депрессиях шельфа Баренцева моря // Литология и полезные ископаемые. 1999. № 6. С. 142-154.
Розанов А.Г., Волков И.И., Соколов В.С. и др. Окислительно-восстановительные процессы в осадках Калифор-
нийского залива и прилегающей части Тихого океана // Биогеохимия диагенеза осадков океана. М.: Наука, 1976. 208 с.
Розанов А.Г., ВолковИ.И., Соколов В.С. Окислительно-восстановительные процессы. Формы железа и марганца в осадках и их изменение // Геохимия диагенеза осадков Тихого океана (трансокеанский профиль). М.: Наука, 1980. С. 22-46.
Русаков В.Ю., Кузьмина Т.Г., Левитан М.А. и др. Ли-толого-геохимическая типизация поверхностного слоя донных осадков Карского моря // Океанология. 2017а. Т. 57. № 1. С. 214-226.
Русаков В.Ю., Кузьмина Т.Г., Левитан М.А. и др. Некоторые особенности распределения тяжелых металлов в поверхностном слое осадков Карского моря // Геохимия. 20176. № 12. С. 1088-1099.
Русаков В.Ю., Кузьмина Т.Г., Торопченова Е.С., Жил-кина А.В. Механизмы современной седиментации в Карском море по данным литолого-геохимического изучения поверхностного слоя донных осадков // Геохимия. 2018. № 11. С. 1076-1096.
Страхов Н.М. Основы литогенеза. Т. 1. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 203 с.
Сыромятников К.В., Левитан М.А. Применение дисперсионного и регрессионного анализов для изучения взаимоотношений ряда компонентов верхнеплиоценовых отложений Индийского океана // Геохимия Т. 66, № 2. С. 114-126.
Фролов В.Т. Литология. Кн. 1, 2. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1992. 336 с; 1993, 406 с.
Холодов В.Н. Геохимия осадочного процесса. М.: ГЕОС. 2006. 126 с. (Тр. ГИН; вып. 574).
Холодов В.Н. Основы многостадиальной фазовой дифференциации в осадочном породообразовании и рудогенезе. М.: ГЕОС, 2020. 126 с. (Тр. ГИН; вып. 623). aari.ru/resources/a0013_17/kara/Atlas_Kara_Sea_Winter/ text/rejim.htm.
Burone L., Muniz P., Pires-Vanin A.M.S., Rodrigues M. Spatial distribution of organic matter in the surface sediments of Ubatuba Bay // J. Analit. Acad. Bras. Sci. 2003. Vol. 75, № 1. P. 75-90.
Costa E.M., Tassinari W.S., Pinheiro H.S.K. et al. Mapping soil organic carbon and organic matter fractions by geographically weighted regression // J. Environ. Quality. Vol. 47, N 4. P. 718-725.
Dethleff D., Kuhlmann G. Fram Strait sea-ice sediment provinces based on silt and clay compositions identify Siberian
Kara and Laptev seas as main source areas // Polar Res. 2010. Vol. 29. P. 265-282.
Gordeev V.V., BeeskowB., VolkerR. Geochemistry of the Ob and Yenisey Estuaries: A Comparative Study // Berichte Polarforsch. 2007. Vol. 565. 235 p.
Gurevich V.I. Recent sedimentogenesis and environment of the Arctic shelf of Western Eurasia. Oslo: Norsk Polarinstitut, 1995. 95 p.
Hongjun L., Lin L., Sheng Y. et al. Assessment of nutrient and heavy metal contamination in the seawaterand sediment of Yalujiang Estuary // Marin. Pollution Bull. 2017. Vol. 117. P. 499-506.
Levitan M.A., Kolesov G., Chudetsky M. Chemical characteristics of main lithofacies based on instrumental neutron-activation analysis data // Berichte Polarforsch. 2002. Vol. 419. P. 101-111.
Levitan M.A., Krupskaya V.V. Composition of fraction >125 mkm from surface sediments (on BP01 and BP02 data). Berichte Polarforsch. 2003. Vol. 450. P. 27-34.
Nasra S.M., Khairyb M.A., Okbahc M.A., Solimana N.F. AVS-SEM relationships and potential bioavailability of trace metals in sediments from the Southeastern Mediterranean Sea // Egypt. Chemistry and Ecology. 2014. Vol. 30. P. 15-28.
Miroshnikov A.Y., Asadulin A.A. Tracking and Distribution of Radioactive Contamination from nuclear plants to the Bottom Sediments of Ob and Yenisei Rivers and Kara Sea Basin // Berichte Polarforschung. 2013. Vol. 300. P. 145-153.
NürnbergD., Levitan M.A., Pavlidis J.A., Shelekhova E.S. Distribution of clay minerals in surface sediments from the eastern Barents and south-western Kara seas // Geol. Rundsch. 1995. Vol. 84. P. 665-682.
Schoster F., Stein R. Major and minor elements in surface sediments of Ob and Yenisei estuaries and the adjacent Kara Sea // Berichte Polarforsch. 1999. Vol. 300. P. 196-207.
Stein R., Dittmers K., Fahl K. et al. Arctic (palaeo) river discharge and environmental change: evidence from the Ho-locene Kara Sea sedimentary record // Quaternary Sci. Rev. 2004. Vol. 23. P. 1485-1511.
Stein R., Grobe H., Wahsner M. Organic carbon, carbonate, and clay mineral distributions in eastern centeral Arctic Ocean surface sediments // Marine Geol. 1994. Vol. 119. P. 269-285.
Zhang T., Wang R., Xiao W. et al. Characteristics of terrigenous components of Amerasian Arctic Ocean surface sediments: Implications for reconstructing provenance and transport modes // Marine Geol. 2021. Vol. 437. P. 1-13.
Статья поступила в редакцию 04.05.2022, одобрена после рецензирования 08.06.2022, принята к публикации 22.11.2022
