Observation of microbial carbonate build-ups growing at methane seeps near the upper boundary of the gas-hydrate stability zone in the Black Sea

Extensive dredge sampling carried out in May-June 2004 in the deeper part of the Dnepr paleo-delta area (NW Black Sea) yielded for the first time chimney-shaped carbonate microbial build-ups, which occur at methane seeps close to upper boundary of the gas-hydrate stability zone (~ 700 m). Carbonate samples taken with a benthic trawl represent fragments of the uppermost, middle and lowest parts of the build-up; they are similar morphologically to those found previously at the shallower and deeper methane seeps in the Black Sea. At the same time, the perforated, plate-like carbonates in the lowest parts of the build-up provide first indications that gas channels are formed during the earliest growth phase of these microbial structures. Stable carbon isotope analyses of the carbonates from the uppermost fragments gave the δ13C values ranging from -33.7 to -36.6 ‰, while the δ13C values of the lowest fragments are significantly lighter, varying between -42.0 and -44.6 ‰. Oxygen isotopic values also show differences between the samples from the uppermost part of the build-ups, which are composed of a mixture of aragonite and Mg-calcite (δ18O = 0.7 to 0.94 ‰), and the only Mg-calcite cemented thin slabs of lowest carbonates (δ18O = 1.35 to 1.57 ‰). The isotope data for carbon and oxygen suggests that carbonates formed as a result of anaerobic microbiological oxidation of methane supplied as a shallower-sourced fluid component from below. The difference in δ13C and δ18O values found in the upper and lowest parts of the build-ups may indicate that more carbon derived from seawater and less hydrate water are involved to the chimney formation during its growth, but this may be also a record of the long-term changes in the near-bottom environments related to evolution of salinity, temperature and anoxic conditions in the Black Sea.

Аннотация (alternative)

Интенсивное драгирование, проведенное в мае-июне 2004 г в верхней части палео-дельты Днепра (северо-западная часть Черного моря), позволило впервые обнаружить коралловидные карбонатные постройки вблизи верхней границы зоны стабилизации газогидратов (~ 700 м). Образцы карбонатов, отобранные с помощью донного трала, представляют собой фрагменты верхней, средней и нижней части постройки, морфологически сходные с образцами, исследованными ранее в более мелководных и более глубоководных районах струйных выходов метана из дна Черного моря. Вместе с тем, обнаруженные впервые пластинчатые перфорированные карбонаты из нижней части постройки являются свидетельством того, что каналы для выхода газа формируются на самой ранней стадии роста этих структур. Анализ изотопного состава карбонатов показал, что дисперсия изотопов углерода (δ13С) в верхней части постройки варьирует от -33.7 ‰ до -36.6 ‰, тогда как в нижней части карбонаты характеризуются меньшим содержанием тяжелых изотопов углерода (δ13С = -42.0 ÷ -44.6 ‰). Изотопный состав кислорода также показал различие в относительном содержании 18O в верхней части постройки (δ18O = 0.7 ÷ 0.94 ‰), и в ее нижней части (δ18O = 1.35 ÷ 1.57 ‰). Данные по изотопному составу углерода и кислорода показали, что карбонатные постройки на исследованной глубине образованны в результате анаэробного окисления метана, поступающего из верхних слоев донных осадков. Различие в величинах δ13С и δ18O, обнаруженное в верхней и нижней части постройки, может свидетельствовать о том, что по мере ее роста большее количество бикарбонатов, растворенных в морской воде, используется метанотрофными археобактериями в процессе анаэробного окисления метана. Это может отражать, также, изменения солености, температуры и содержания сероводорода в придонной воде, происходившие в течение длительного (2500-5500 лет) периода роста бактериальных карбонатных построек в Черном море.

Ключевые слова

Черное море, метановые сипы, газогидраты

Библиографическое описание

Морской экологический журнал. - 2005. - Т. 4, № 3. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/807

URI

https://repository.marine-research.ru/handle/299011/807

Коллекции

Морской экологический журнал. - 2005. - Т. 4, № 3.

Полная информация о материале