Application of multivariate statistical analysis to study the relationship between granulometric characteristics of bottom sediments and facies conditions of their accumulation (a case study in the Chaun Bay, East Siberian Sea)

The distribution and relationships between granulometric parameters (percentage of size fractions, mean particle diameter, sorting coefficients, kurtosis, and skewness) of surface bottom sediments from the Chaun Bay of the East Siberian Sea were investigated with multivariate statistical processing. Using correlation, dispersion and factor analyses, the spatial variability of facies conditions was found to be consistent with the geographic characteristics, the structure of the coastal zone of the studied area, as well as mechanical differentiation of sedimentary material. Univariate regression analysis was employed to reveal the relationships between sand, clay, water depth, and sorting coefficient, and to obtain the corresponding regression models. The coastal facies are represented by good-sorted sandy sediments, which accumulate under conditions of active hydrodynamic regime and influence of tidal currents. Conversely, at a distance from the coast, with increasing depth and weakening of hydrodynamics under the influence of bottom currents, poorly sorted clayey-silty and silty-clayey sediments with sandy material are spread in the coastal-marine facies.

1. Астахов А.С., Рудзян Ван, Крэйн К. и др. Литохимическая типизация обстановок полярного осадконакопления (Чукотское море) методами многокомпонентного статистического анализа // Геохимия. 2013. № 4. С. 303-325.

2. Колесник А.Н., Астахов А.С., Колесник О.Н. Обстановки современного осадконакопления в Чукотском море и прилегающих районах Северного Ледовитого океана (по результатам Q-кластеризации геохимических и гранулометрических данных) // Геология и геофизика. 2017. Т. 58, № 12. С. 1853-1866.

3. Петелин В.Н. Гранулометрический анализ донных осадков. М.: Наука, 1967. 128 с.

4. Пустовалов Л.В. Петрография осадочных пород. Часть первая. Основы литологии (петрология) осадочных пород. М.; Л.: Государственное научно-техническое изд-во нефтяной и горно-топливной литературы, 1940. 476 с.

5. Свальнов В.Н., Алексеева Т.Н. Гранулометрический состав осадков Мирового океана. М.: Наука, 2005. 297 с.

6. Соловьева Н.А., Шарданова Т.А. Генетический анализ осадочных отложений нефтегазоносных бассейнов: Учебное пособие. М.: ОАО «Окружная газета ЮЗАО», 2015. 156 с.

7. Сыромятников К.В., Габдуллин Р.Р. Основные факторы 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.

8. Сыромятников К.В., Левитан М.А. Применение дисперсионного и регрессионного анализов для изучения взаимоотношений ряда компонентов верхнеплиоценовых отложений Индийского океана // Геохимия. 2021. Т. 66, № 2. С. 114-126.

9. Ульянцев А.С., Прокуда Н.А., Стрельцова Е.А. и др. Геохимическая типизация органического вещества донных отложений по молекулярному составу предельных алифатических углеводородов // Океанология. 2021а. Т. 61, № 5. С. 822-830.

10. Ульянцев А.С., Чаркин А.Н., Семин В.Л. и др. Геологические исследования верхней осадочной толщи Чаунской губы в 60-м рейсе научно-исследовательского судна «Академик Опарин» // Океанология. 2021б. Т. 61, № 4. С. 666-668.

11. Folk R. L., Ward W. Brazos River bar: a study in the significance of grain-size parameters // Journal of Sedimentary Petrology. 1957. Vol. 27(1). P. 3-26.

12. Krumbein W. C. Size frequency distributions of sediments // Journal of Sedimentary Petrology. 1934. Vol. 2(4). P. 65-77.

13. Schirrmeister L., Grosse G., Schwamborn G., et al. Late Quaternary History of the Accumulation Plain North of the Chekanovsky Ridge (Lena Delta, Russia): A Multidisciplinary Approach // Polar Geography. 2003. Vol. 27(4). P. 277-319.

14. Strauss J., Schirrmeister L., Wetterich S., et al. Grain-size properties and organic-carbon stock of Yedoma Ice Complex permafrost from the Kolyma lowland, northeastern Siberia // Global Biogeochem. Cycl. 2012. Vol. 26. GB3003.

15. Ulyantsev A.S. Comparative Analysis of Mineral Assemblages in Bottom Sediments from Buor-Khaya Bay // Oceanology. 2024. Vol. 64. P. 104-121.

16. Ulyantsev A.S., Streltsova E.A., Charkin A.N. Lithological and granulometric data for the upper sedimentary layer of the Chaun Bay, East Siberian Sea // Data in Brief. 2023. Vol. 46. 108813.

17. Ulyantsev A.S., Streltsova E.A., Charkin A.N. Grain size properties of surface bottom sediments from the Chaun Bay // Oceanology. 2024. Vol. 64. P. 446-461.

18. Wentworth С.K. A Scale of Grade and Class Terms for Clastic Sediments // The Journal of Geology. 1922. Vol. 30 (5). P. 377-392.