Reconstruction of paleoclimatic facets of sedimentation in Sevastopol Bay based on geochemical data

Data on the abundance of petrogenic and trace elements (including rare earth elements) in the Quaternary deposits of Sevastopol Bay at the pre-technogenic stage of its development were obtained. Anomalies in the enrichment with Ag, Au, Hg, Pb and elevated levels of Cu, Zn, Cd, Sn, Sb in some layers were discovered. These features are apparently due to sulfide mineralization in the denudation area and the emergence of specific geochemical barriers (hydrodynamic and, possibly, saline ones) in the periods of changes in the paleogeographic environment. The ratios of the contents of elements sensitive to the change in the weathering type made it possible to establish the climate characteristics in the source area. During the accumulation of the liman deposits, relative warming and humidization took place, with the boundary strata of this period evidencing drier and colder conditions at the very beginning and completion of the deposit formation. The marine stage begins with warming (the lack of samples in the lower and middle parts does not allow us to trace further the prevailing conditions), but cooling and aridization are observed later on. These constructions fit into the general regional picture of climate change in the southwestern Crimea in the interval of 9.5–3.0thousand years ago.

1. Акватория и берега Севастополя: экосистемные процессы и услуги обществу/ Ред. Е.В. Павлова, Н.В. Шадрин. Севастополь: Аквавита, 1999. 289 с.

2. Алексеев Д.В., Фомин В.В., Иванча Е.В. идр. Математическое моделирование ветрового волнения в Севастопольской бухте // Морской гидрофизический журнал. 2012. № 1. С. 75–84.

3. Аношко Я.И., Лукашев В.К. Геохимия титана в гипергенных условиях (на примере кайнозоя Белоруссии и Прибалтики) // Минеральные и геохимические индикаторы процессов литогенеза в осадочных толщах Прибалтики и Белоруссии: Тез. семинара. Таллин: Ин-т геол. ЭССР, 1984. С. 35–37.

4. Балабанов И.П. Палеогеографические предпосылки формирования современных природных условий и долгосрочный прогноз развития голоценовых террас Черноморского побережья Кавказа. Владивосток: Дальнаука, 2009. 352с.

5. Батурин Г.Н. Геохимия микроэлементов в углеродистых осадках современных морей и океанов // Геохимия. 2017. № 5. С. 402–412.

6. Болиховская Н.С., Кайтамба М.Д., Поротов А.В. идр. Изменения растительности и климата района черноморской дельты Кубани (Таманский п-ов) в последние 7.4 тысяч лет и их корреляция с климатообусловленными колебаниями уровня Черного моря // в сборнике Материалы IV Всероссийской научной конференции (с международным участием) «Динамика современных экосистем в голоцене»/ Отв. ред. С.Н. Удальцов. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2016. С.45–47.

7. Бондарев И.П., Ломакин И.Э., Иванов В.Е. Особенности формирования и развития Севастопольской бухты // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2015. № 4. С. 19–31.

8. Бонч-Осмоловская К.С. Зависимость содержания стронция в карбонатах кальция от условий образования твердой фазы // Уч. зап. НИИГА. Регион. геол. Вып. 2. 1964. С. 157–178.

9. Григорьев Н.А. Распределение химических элементов в верхней части континентальной коры. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2009.

10. Егоров В.Н., Гулин С.Б., Малахова Л.В. и др. Биогеохимические характеристики седиментационного самоочищения севастопольской бухты от радионуклидов, ртути и хлорорганических загрязнителей // Морской биологический журнал. 2018. Т. 3, № 2. С. 40–52.

11. Емельянов Е.М. Барьерные зоны в океане: осадко- и рудообразование, геоэкология. Ин-т океанологии им. П.П. Ширшова РАН. Атлант. отд. Калининград: Янтар. сказ, 1998. 410 с.

12. Иванов В.А., Михайлова Э.Н., Репетин Л.Н. и др. Модель Севастопольской бухты. Воспроизведение вертикальной структуры полей температуры и солености в 1997–1999гг.// Морской гидрофизический журнал. 2003. № 4. С. 15–35.

13. Иванов В.А., Овсяный Е.И., Репетин Л.Н. и др. Гидролого-гидрохимический режим Севастопольской бухты и его изменения под воздействием климатических и антропогенных факторов. Севастополь: МГИ НАН Украины, 2006. 90 с.

14. Иванов В.Е. Особенности осадконакопления в устьях рек юго-западного Крыма в позднем плейстоцене и голоцене // Геология полезных ископаемых Мирового океана. 2014. № 1(35). С. 94–107.

15. Ковалева Г.В., Дюжова К.В., Золотарева А.Е. Диатомовые водоросли из средне- и позднеголоценовых отложений Азовского моря как индикаторы колебаний уровня водоема// Наука Юга России. 2017. Т.13, №4. С.83–92.

16. Малахова Т.В., Малахова Л.В., Иванов В.Е. и др. Метан в осадочной толще севастопольской бухты (Черное море). Тез. и программа докл. Всерос. науч.-практ. конф. «Метан в морских экосистемах»: посвящ. 25-летию обнаружения струйных метановых газовыделений в Черном море (Севастополь, 13–15окт. 2014г.). Севастополь, 2014. С. 86–89.

17. Манушкина А.В., Иванова Е.В., Тесакова Е.М. Остракоды и экостратиграфия голоценовых отложений кавказского шельфа Черного моря // Современная палеонтология: классические и новейшие методы. М.: ПИН РАН, 2006. С. 11–26.

18. Михайлова Э.Н., Шапиро Н.Б. Моделирование циркуляции и пространственной структуры термогалинных полей в Севастопольской бухте с учетом реальных внешних данных (зима 1997г.) // Морской гидрофизический журнал. 2005. № 2. С. 60–76.

19. Мысливец В.И., Коротаев В.Н., Зверев А.С. и др. К геоморфологии дна Севастопольской бухты // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Вып. 25. 2011. Т. 1. С. 104–110.

20. Мысливец В.И., Лысенко В.И., Поротов А.В. и др. К новейшей истории Севастопольской бухты // VIII Всероссийское совещание по изучению четвертичного периода: Фундаментальные проблемы квартера, итоги изучения и основные направления дальнейших исследований. Ростов-на Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2013. С.455–456.

21. Мысливец В.И., Поротов А.В., Лысенко В.И. Послеледниковая трансгрессия Черного моря и речные долины// Геология морей и океанов: Мат-лы XXI Международной научной конференции (Школы) по морской геологии (Москва, 16–20ноября 2015 г.). Т. 5. Геофизика и геоморфология дна морей и океанов. М.: ГЕОС, 2015. С.207–211.

22. Невесская Л.А. Позднечетвертичные двустворчатые моллюски Черного моря. Их систематика и экология. М.: Наука, 1965. 391с.

23. Невесский Е.Н., Невесская Л.А. О составе фауны и особенностях развития Азово-Черноморского бассейна на последних этапах его истории // Докл. АН СССР. 1960. 136 (5). С. 1193–1196.

24. Немировский М.С., Еремин И.Ю. Динамика вод рейда Севастополя// Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2003. Вып. 9. С. 59–66.

25. Овсяный Е.И., Романов А.С., Миньковская Р.Я. и др. Основные источники загрязнения морской среды Севастопольского региона// Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа: Сб. научн. тр. МГИ НАН Украины. 2001. Вып. 2. С. 138–152.

26. Орехова Н.А., Овсяный Е.И. Антропогенная модификация донных отложений прибрежно-шельфовой зоны г. Севастополя в районе разгрузки сточных вод// Моря России: исследования береговой и шельфовой зон: тезисы докладов всероссийской научной конференции (XXVIII береговая конференция), Севастополь, 21–25 сентября 2020 года. Севастополь: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр «Морской гидрофизический институт РАН», 2020. С. 448.

27. Свиточ А.А. Хвалынская трансгрессия Каспия и новоэвксинский водоем Черного моря// Водные ресурсы. 2008. Т. 35, № 2. С. 175–180.

28. Сорокин Ю. И. Черное море. М.: Наука, 1982. 216 с. Тейлор С.Р., Мак-Леннан С.М. Континентальная кора: ее состав и эволюция / Пер. с англ. М.: Мир, 1988. 384 с.

29. Тищенко А.И. Минералы Крыма. Симферополь: Бизнес-Информ, 2015. 304 с.

30. Шнюков Е.Ф., Лысенко В.И., Кутний В.А., Шнюкова Е.Е. Золото-серебряная и сульфидная минерализация в породах Гераклейского плато (Крым) // Геология и полезные ископаемые Мирового океана. 2008. №2. С.68–86.

31. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Геохимические индикаторы литогенеза (литологическая геохимия). Сыктывкар: Геопринт, 2011. 742 c.

32. Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Элементы-примеси в черных сланцах. Екатеринбург: УИФ Наука, 1994. 304с.

33. Юдович Я.Э., Кетрис М.П., Рыбина Н.В. Геохимия титана. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2018. 432 с.

34. Balabanov I.P. Holocene sea-level changes of the Black Sea // The Black Sea Flood Question / Eds. V. Yanko-Hombach, A.S. Gilbert, N. Panin et al. Dordrecht: Springer. 2007. P. 711–730.

35. Bolikhovskaya N.S., Porotov A.V., Richards K. et al. Detailed reconstructions of Holocene climate and environmental changes in the Taman Peninsula (Kuban River delta region) and their correlation with rapid sea-level fluctuations of the Black Sea// Quaternary International. 2018. Vol.465. P.22–36.

36. Bottema S., Woldring H., Aytuğ B. Late Quaternary vegetation of Northern Turkey // Palaeohistoria. 1995. Vol.35, N 36. P. 13–72.

37. Chen H., Dabek-Zlotorzynska E., Rasmussen P.E. et al. Evaluation of semiquantitative analysis mode in ICP-MS // Talanta. 2008. Vol. 74. P. 1547–1555.

38. Connor S.E., Kvavadze E.V. Modelling late Quaternary changes in plant distribution, vegetation and climate using pollen data from Georgia, Caucasus // J. Biogeography. 2008. Vol. 36. P. 529–545.

39. Cordova C.E., Lehman P.H. Holocene environmental change in southwestern Crimea (Ukraine) in pollen and soil records// The Holocene. 2005.Vol.15, N 2. P.263–277.

40. Fouache E., Kelterbaum D., Brückner H. et al. The Late Holocene evolution of the Black Sea — a critical view on the so-called Phanagorian regression// Quaternary International. 2012. Vol. 266. P. 162–174.

41. Ivanova E.V., Murdmaa I.O., Chepalyga A.L. et al. Holocene sea-level oscillations and environmental changes on the Eastern Black Sea shelf// Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2007. Vol. 246, N 2–4. P. 228–259.

42. Ivanova E.V., Murdmaa I.O., Karpuk M.S. et al. Paleoenvironmental changes on the northeastern and southwestern Black Sea shelves during the Holocene// Quaternary International. 2012. Vol. 261. P. 91–104.

43. Krzciuk K. Intelligent analysis of samples by semiquantitative inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICPMS) technique: a review // Critical Reviews in Analytical Chemistry. 2016. Vol.46. P.284–290.

44. Litt T., Krastel S., Sturm M. et al. ‘PALEOVAN’, International Continental Scientific Drilling Program (ICDP): site survey results and perspectives// Quaternary Science Reviews. 2009. Vol. 28. P. 1555–1567.

45. Marret F., Bradley L.R., Tarasov P.E. et al. The Holocene history of the NE Black Sea and surrounding areas: An integrated record of marine and terrestrial palaeoenvironmental change// The Holocene. 2019. Vol.29, N 4. P.648–661.

46. Martin R.E., Leorri E., McLaughlin P.P. Holocene sea level and climate change in the Black Sea: Multiple marine incursions related to freshwater discharge events// Quaternary International. 2007. Vol. 167–168. P. 61–72.

47. Martin R.E., Yanko-Hombach V. Rapid Holocene sea-level and climate change in the Black Sea: An evaluation of the Balabanov sea-level curve // Geology and Geoarchaeology of the Black Sea Region: Beyond the Flood Hypothesis. 2011. P. 51–58.

48. Nesbitt H.W., Young G.M. Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites // Nature. 1982. Vol. 299. P. 715–717.

49. Pirazzoli P. World Atlas of Holocene Sea-Level Changes. Elsevier Oceanography Series, 1991. 58 p.

50. Shumilovskikh L.S., Tarasov P., Arz H.W. et al. Vegetation and environmental dynamics in the southern Black Sea region since 18kyr BP derived from the marine core 22-GC3// Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2012. Vol. 337–338. P. 177–193.

51. Wick L., Lemcke G., Sturm M. Evidence of Lateglacial and Holocene climatic change and human impact in eastern Anatolia: high-resolution pollen, charcoal, isotopic and geochemical records from the laminated sediments of Lake Van, Turkey// The Holocene 13. 2003. P.665–675.