1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Литология и полезные ископаемые
  4. № 4, 2023

Литология и полезные ископаемые, 2023, № 4, стр. 387-406

Изотопы С, О, S, Sr в отложениях освейского горизонта нижнего эйфеля на территории Беларуси

А. А. Махнач a, *, Б. Г. Покровский b, **, О. В. Мурашко a

a Филиал “Институт геологии” Государственного предприятия “НПЦ по геологии”
220141 Минск, ул. акад. Купревича, 7, Беларусь

b Геологический институт РАН
119017 Москва, Пыжевский пер., 7, стр. 1, Россия

* E-mail: amahnach1951@gmail.com
** E-mail: pokrov@ginras.ru

Поступила в редакцию 02.12.2022
После доработки 19.01.2023
Принята к публикации 06.03.2023

Аннотация

Комплексная интерпретация распределения значений δ13C, δ18О в карбонатах, δ34S и 87Sr/86Sr в гипсе из освейского горизонта нижнего эйфеля на территории Беларуси показала, что значимость постседиментационных изотопных сигналов несущественна и что изотопные вариации могут быть непротиворечиво объяснены в рамках седиментационной модели. Наряду с интервалами, которые характеризуются стандартными морскими значениями δ13C, в разрезах имеются отрицательные экскурсы этого параметра (до –7…–11‰), маркирующие интервалы карбонатно-сульфатных пород и менее масштабных проявлений сульфатов. Экскурсы соответствуют эвапоритовым эпизодам, когда бассейн мелел и, возможно, распадался на отдельные ванны, что приводило к увеличению роли обогащенных почвенным углеродом континентальных вод в геохимической системе седиментации за счет активизации их притока и/или в связи с обмелением. Эти воды могли поступать как с длительно обнаженных участков суши, где и в настоящее время эйфельские отложения отсутствуют, так и с периодически существовавших островов. Изотопный состав кислорода не “реагирует” на отрицательные экскурсы δ13C аналогичными сдвигами в связи с возможным отсутствием существенной разницы между значениями δ18О метеорных осадков, дающих начало водам суши, и морской воды в низких широтах, где в девоне находилась территория Беларуси. Величины δ18О в 40% проанализированных проб заключены в пределы –4…–2‰, т. е. соответствуют эйфельскому “плато” (~–3‰) на генерализованной хемостратиграфической кривой, построенной с использованием кальцита раковин брахиопод из разных регионов мира. Значения δ18О > –2‰ (44% образцов), вероятно, являются следствием испарительного концентрирования воды, а значения δ18О < –2‰ (16%), которые могут опускаться на пиках эвапоритовых эпизодов до –7.0…–9.5‰ обусловлены прогревом воды (иногда весьма значительным) при обмелении бассейна. Активизация роли континентальных вод, сопровождающая эвапоритовые эпизоды, подтверждается тем, что отношение 87Sr/86Sr в освейском гипсе (0.708402–0.708742) гораздо более высокое, чем то, что характерно для морской воды эйфельского века по глобальным оценкам (0.70772), а значения δ34S гипса (15.5–21.2‰) более чем в половине проанализированных проб ниже свойственных морскому сульфату среднего девона (19–20‰).

Ключевые слова: геохимия изотопов, нижний эйфель, Беларусь.

Список литературы

  1. Бродская Н.Г. Донные отложения и процессы осадкообразования в Аральском море // Труды Института геологических наук. Вып. 115. Геологическая серия (57). М.: Изд-во АН СССР, 1952. 108 с.

  2. Валюкявичюс Ю.Ю., Голубцов В.К. Девонская система // Геологическая карта СССР. Масштаб 1 : 1 000 000 (новая серия). Объяснительная записка. Лист N-(34), (35). Вильнюс, Ленинград, 1986. С. 53–68.

  3. Вассоевич Н.Б. Основные закономерности, характеризующие органическое вещество современных и ископаемых осадков // Природа органического вещества современных и ископаемых осадков. М.: Наука, 1973. С. 11–59.

  4. Виноградов В.И., Беленицкая Г.А., Буякайте М.И. и др. Изотопные признаки условий накопления и преобразования соленосных пород нижнего кембрия Иркутского амфитеатра. Сообщение 2. Изотопный состав стронция // Литология и полез. ископаемые. 2006. №  2. С. 183‒192.

  5. Виноградов В.И., Беленицкая Г.А., Покровский Б.Г., Бу-якайте М.И. Изотопно-геохимические особенности отложений верхоленской свиты среднего‒верхнего кембрия Сибирской платформы // Литология и полез. ископаемые. 2011. № 1. С. 79‒93.

  6. Высоцкий Э.А., Гарецкий Р.Г., Кислик В.З. Калиеносные бассейны мира. Минск: Наука и техника, 1988. 387 с.

  7. Геология Беларуси / Ред. А.С. Махнач, Р.Г. Гарецкий, А.В. Матвеев и др. Минск: Институт геологических наук НАН Беларуси, 2001. 815 с.

  8. Жарков М.А. История палеозойского соленакопления. Новосибирск: Наука, 1978. 272 с.

  9. Зайцев А.В., Покровский Б.Г. Изотопный состав углерода и кислорода в карбонатных отложениях нижнего и среднего ордовика на северо-западе Русской плиты // Литология и полез. ископаемые. 2014. № 3. С. 283–291.

  10. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Натапов Л.М. Тектоника литосферных плит территории СССР. Кн. 1. М.: Недра, 1990. 328 с.

  11. Кудельский А.В. Гидрогеология и минеральные воды Беларуси. Минск: Беларуская навука, 2017. 285 с.

  12. Кудельский А.В. Подземные воды Оршанской впадины. Минск: Беларуская навука, 2019. 131 с.

  13. Махнач А.А., Ефремов Г.М., Иванова Т.В. Изотопный состав серы сульфатных минералов Белоруссии // Д-оклады АН БССР. 1987. Т. XXXI. № 3. С. 260–263.

  14. Махнач А.А., Колодны И., Старински А., Спиро Б. Стабильные изотопы стронция в сульфатных минералах Беларуси // Доклады НАН Беларуси. 2000. Т. 44. № 6. С. 92–95.

  15. Махнач А.А., Махнач Н.А., Покровский Б.Г. Геохимия стабильных изотопов в платформенном чехле Беларуси. Минск: Беларуская навука, 2022а. 373 с.

  16. Махнач А.А., Покровский Б.Г., Мурашко О.В. Вариации изотопного состава углерода и кислорода в эмсско-франских отложениях Северо-Припятского плеча (юго-восток Беларуси) // Літасфера. 2022б. Т. 2(57). С. 101–115.

  17. Махнач А.А., Покровский Б.Г., Мурашко О.В., Петров О.Л. Вариации изотопного состава углерода и кислорода в эмсских и эйфельских отложениях на юго-востоке Латвийской седловины // Літасфера. 2022в. Т. 1(56). С. 67–79.

  18. Махнач А.А., Покровский Б.Г., Мурашко О.В., Петров О.Л. Изотопная хемостратиграфия верхнеэмсско-среднеэйфельских отложений в разрезе параметрической скважины Кормянская на Жлобинской седловине // Лiтасфера. 2019а. Т. 2(51). С. 64–74.

  19. Махнач А.А., Покровский Б.Г., Мурашко О.В., Петров О.Л. Изотопная хемостратиграфия нижне-среднедевонского разреза зоны сочленения Оршанской впадины и Жлобинской седловины (параметрическая скважина Быховская) // Лiтасфера. 2019б. Т. 1(50). С. 136–148.

  20. Махнач А.А., Покровский Б.Г., Мурашко О.В., Петров О.Л. Изотопы углерода и кислорода и условия формирования верхнефаменских сланценосных отложений Припятского прогиба на юге Беларуси // Литология и полез. ископаемые. 2020. № 1. С. 28–42.

  21. Махнач А.А., Покровский Б.Г., Стрельцова Г.Д. и др. Вариации изотопного состава углерода и кислорода в нижне-среднедевонских отложениях на юго-западе Воронежской антеклизы // Літасфера. 2021. Т. 2(55). С. 80–94.

  22. Никаноров А.М., Федоров Ю.А. Стабильные изотопы в гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 247 с.

  23. Покровский Б.Г., Зайцев А.В., Буякайте М.И., Дронов А.В. S–O–Sr–S-изотопная геохимия и хемостратиграфическая корреляция ордовикских отложений Вилюйской структурно-фациальной зоны, Сибирская платформа // Литология и полез. ископаемые. 2022. № 6. С. 570–596.

  24. Покровский Б.Г., Зайцев А.В., Дронов А.В. и др. Геохимия изотопов C, O, S, Sr и хемостратиграфия отложений ордовика в разрезе р. Мойеро, север Сибирской платформы // Литология и полез. ископаемые. 2018. № 4. С. 310‒336.

  25. Родионова Г.Д., Умнова В.Т., Кононова Л.И. и др. Девон Воронежской антеклизы и Московской синеклизы. М.: Изд-во Воронежского ун-та, 1995. 265 с.

  26. Ронов А.Б. Стратисфера, или осадочная оболочка Земли (количественное исследование). М.: Наука, 1993. 144 с.

  27. Сорокин В.С., Лярская Л.А., Савваитова Л.С. и др. Девон и карбон Прибалтики. Рига: Зинатне, 1981. 502 с.

  28. Стратиграфические схемы докембрийских и фанерозойских отложений Беларуси: объяснительная записка / Ред. С.А. Кручек, А.В. Матвеев, Т.В. Якубовская и др. Минск: ГП “БелНИГРИ”, 2010. 282 с.

  29. Толстошеев В.И., Шиманович В.М., Кручек С.А., Сахарук П.О. Геохимические особенности минеральных вод отложений нижней части платформенного чехла Гомельской структурной перемычки и сопредельных территорий // Літасфера. 2019. Т. 1(50). С. 116–135.

  30. Фор Г. Основы изотопной геологии / Пер. с англ. М.: Мир, 1989. 590 с.

  31. Шванов В.Н., Фролов В.Т., Сергеева Э.И. и др. Систематика и классификации осадочных пород и их аналогов. СПб.: Недра, 1998. 352 с.

  32. Claypool G.E., Holser W.T., Kaplan I.R. et al. The age curves of sulfur and oxygen isotopes in marine sulfate and their mutual interpretation. // Chemical Geology. 1980. V. 28. P. 199–260.

  33. Denison R.E., Korpnick R.B., Burke W.N. et al. Construction of the Silurian and Devonian seawater 87Sr/86Sr curve // Chemical Geology. 1997. V. 140. P. 109–121.

  34. Edwards C.T., Saltsman M.R., Leslie S.A. et al. Strontium isotope (87Sr/86Sr) stratigraphy of Ordovician bulk carbonate: Implications for preservation of primary seawater values // Geol. Soc. Amer. Bull. 2015. V. 127. P. 1275–1289.

  35. Fricke H.C., O’Neil J.R. The correlation between 18O/16O ratios of meteoric water and surface temperature: its use in investigating terrestrial climate change over geologic time // Earth Planet. Sci. Lett. 1999. V. 170. P. 181‒196.

  36. Grossman E. L. Oxygen Isotope Stratigraphy // The Geologic Time Scale 2012 / Eds F.M. Gradstein, J.G. Ogg, M.D. Schmitz, G.M. Ogg. Amsterdam, Boston, Heidelberg, London, New York, Oxford, Paris, San Diego, San Francisco, Singapore, Sydney, Tokyo: Elsevier, 2012. V. 1. Ch. 10. P. 181–206.

  37. Grossman E.L., Joachimski M.M. Oxygen Isotope Stratigraphy / // The Geologic Time Scale 2020 / Eds F.M. Gradstein, J.G. Ogg, M.D. Schmitz, G.M. Ogg. Amsterdam, Oxford, Cambridge (MA, US): Elsevier, 2020. V. 1. Ch. 10. P. 279–307.

  38. Jarvis I., Gale A.S., Jenkyns H.C., Pearce M.A. Secular variation in Late Cretaceous carbon isotopes: a new δ13C carbonate reference curve for the Cenomanian–Campanian (99.6–70.6 Ma) / // Geological Magazine. 2006. V. 143(5). P. 561–608.

  39. Joachimski M.M., van Geldern R., Breisig S. et al. Oxygen isotope evolution of biogenic calcite and apatite during the Middle and Late Devonian // International Journal of Earth Sciences. 2004. V. 93(4). P. 542–553.

  40. Kampschulte A., Strauss H. The sulfur isotopic evolution of Phanerozoic sea water based on the analysis of structurally substituted sulphate in carbonates / // Chemical Geology. 2004. V. 204. P. 255–286.

  41. McArthur J.M., Howarth R.J., Shields G.A., Zhou Y. Strontium Isotope Stratigraphy // The Geologic Time Scale 2020 / Eds F.M. Gradstein, J.G. Ogg, M.D. Schmitz, G.M. Ogg. Amsterdam, Oxford, Cambridge (MA, US): Elsevier, 2020. V. 1. Ch. 7. P. 211–238.

  42. Paytan A., Yao W., Faul K.T., Gray E.T. Sulfur Isotope Stratigraphy // The Geologic Time Scale 2020 / Eds F.M. Gradstein, J.G. Ogg, M.D. Schmitz, G.M. Ogg. Amsterdam, Oxford, Cambridge (MA, US): Elsevier, 2020. V. 1. Ch. 9. P. 259–278.

  43. Rozanski K., Araguas-Araguas L., Gonfiantini R. Isotopic Patterns in Modern Global Precipitation // Climate Change in Continental Isotope Records, Geophysical Monograph Series / Eds P.K. Swart et al. Washington DC: AGU, 1993. V. 78. 36 p.

  44. Van Geldern R. Carbon, oxygen and strontium isotope records of Devonian brachiopod shell calcite // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2006. V. 240(1–2). P. 47–67.

  45. Veizer J., Ala D., Azmy K. et al. 87Sr/86Sr, δ13C and δ18O evolution of Phanerozoic seawater // Chemical Geology. 1999. V. 161. P. 59–88.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Литология и полезные ископаемые

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал