Modern modes of provenance and dispersal of terrigenous sediments in the North Pacific and Bering Sea: implications and perspectives for palaeoenvironmental reconstructions

Abstract

During expedition 202 aboard the RV Sonne in 2009, 39 seafloor surface sediment sites were sampled over a wide sector of the North Pacific and adjoining Bering Sea. The data served to infer land-ocean linkages of terrigenous sediment supply in terms of major sources and modes of sediment transport within an over-regional context. This is based on an integrated approach dealing with grain-size analysis, bulk mineralogy and clay mineralogy in combination with statistical data evaluation (end-member modelling of grainsize data, fuzzy cluster analysis of mineralogical data). The findings on clay mineralogy served to update those of earlier work extracted from the literature. Today, two processes of terrigenous sediment supply prevail in the study area: fardistance aeolian sediment supply to the pelagic North Pacific, and hemipelagic sediment dispersal from nearby land sources via ocean currents along the continental margins and island arcs. Aeolian particles show the finest grain sizes (clay and fine silt), whereas hemipelagic sediments have high abundances of coarse silt. Exposed sites on seamounts and the continental slope are partly swept by strong currents, leading to residual enrichment of fine sand. Four sediment sources can be distinguished on the basis of distinct index minerals revealed by statistical data analysis: dust plumes from central Asia (quartz, illite), altered materials from the volcanic regions of Kamchatka and the Aleutian Arc (smectite), detritus from the Alaskan Cordillera (chlorite, hornblende), and fluvial detritus from far-eastern Siberia and the Alaska mainland (quartz, feldspar, illite). These findings confirm those of former studies but considerably expand the geographic range of this suite of proxies as far south as 39°N in the open North Pacific. The present integrated methodological approach proved useful in identifying the major modern processes of terrigenous sediment supply to the study region. This aspect deserves attention in the selection of sediment core sites for future palaeoenvironmental reconstructions related to aeolian and glacial dynamics, as well as the recognition of palaeoocean circulation patterns in general.

Terrigenous sedimentation on the submarine Shirshov Ridge (Bering Sea) during the last deglaciation

“…Терригенный материал попадает в Берингово море главным образом с речным стоком, в меньшей степени -путем абразии берегов [Лисицын, 1959] и в результате эолового переноса [Serno et al, 2014]. Он перераспределяется ледовым и водорослевым разносом [Лисицын, 1959;Lisitzin, 2002], транспортировкой водными массами в составе взвеси, поступающей из устьев рек [Wang et al, 2016]. Поскольку все крупные реки разгружают выносимый ими терригенный материал на обширный северный шельф Берингова моря (рис.…”

“…Исследования питающих провинций Берингова моря проводились методами минералогического анализа современного натурального осадка [Лисицын, 1959;Nechaev et al, 1994;Lisitzin, 2002], глинистых минералов [Naidu et al, 1995;Левитан и др., 2013;Алексеева и др., 2015;Wang et al, 2016] и изотопно-геохимического состава эоловой пыли в атмосфере над северо-западной частью Тихого океана и ее следов в поверхностном слое осадков [Asahara et al, 2012;Serno et al, 2014].…”

“…Источники и пути транспорта терригенного материала. Как показано предшествующими исследованиями [Лисицын, 1959, 1966Lisitzin, 2002;Wang et al, 2016], основную часть терригенного материала, от песка до тончайших (субмикронных) глинистых частиц, поставляют сейчас и поставляли в течение всего рассматриваемого интервала времени (около 20-22 тыс. лет), крупные реки: Юкон, Кускоквим, Анадырь.…”

“…Выводы об источнике поступления материала не противоречит результатам недавних исследований современных питающих провинций Берингова моря [Wang et al, 2016].…”

“…Не исключено также присутствие в глинистой фракции тонкозернистого материала ледового разноса при высвобождении вмерзших в морской лед взвешенных тонкозернистых частичек [Reimnitz et al, 1998]. Вероятным является относительно небольшой вклад эолового переноса в накопление глинистой фракции [Serno et al, 2014;Wang et al, 2016].…”