litosphereЛитосфераLITHOSPHERE (Russia)1681-90042500-302XA.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry10.24930/1681-9004-2021-21-1-23-31litosphere-1396Research ArticleСтатьиArticlesИзвестняки укской свиты верхнего рифея Южного Урала: влияние контаминации и диагенетических флюидов на распределение редкоземельных элементов и иттрияLimestones of the Uk Formation (Upper Riphean, the Southern Urals): Effect of contamination and diagenetic fluids on the distribution of rare-earth elements and yttriumМасловА. В.MaslovA. V.

620016, г. Екатеринбург, ул. Акад. Вонсовского, 15

15 Akad. Vonsovsky st., Еkaterinburg 620016

amas2004@mail.ruИнститут геологии и геохимии УрО РАНРоссияA.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, Ural Branch of RASRussian Federation2021030320212112331Copyright © Маслов А.В., 20212021Маслов А.В.Maslov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.lithosphere.ru/jour/article/view/1396

Объект исследования. Изучены геохимические особенностеи различных литотипов карбонатных пород (зернистые и обломочные известняки, известняки с пластовыми, пластово-столбчатыми и столбчатыми строматолитами) из разреза верхней подсвиты укской свиты. Эта свита завершает разрез верхнерифейской каратауской серии на западном склоне Южного Урала (Башкирский мегантиклинорий). Материал и методы. Материалом для исследований стали две коллекции карбонатных пород (11 и 32 образца), общие геохимические особенности которых рассмотрены ранее в публикациях 2019 г. Основной метод исследований – анализ корреляционных взаимосвязей породообразующих компонентов, редких и рассеянных элементов и их индикаторных отношений. Результаты. Все изученные литотипы характеризуются сходным содержанием как основных породообразующих компонентов, так и редких и рассеянных элементов, входящих в состав нерастворимого остатка/тонкой терригенной примеси. Это дает основание предполагать, что область накопления карбонатных осадков располагалась вблизи континента, выступавшего источником ощутимого количества тонкой/глинистой взвеси. Выводы. Установлено, что между K2O и редкоземельными элементами (РЗЭ) в карбонатных породах верхнеукской подсвиты наблюдается сильная положительная корреляция, а между РЗЭ и СаО сильная отрицательная корреляция. Это дает основание считать, что содержание РЗЭ в карбонатных породах контролируется преимущественно терригенной/глинистой примесью. Положительная корреляция наблюдается также между РЗЭ и Th, Zr и Al2O3. Все это показывает, что РЗЭ в карбонатных породах присутствуют в основном в составе глинистой примеси. Коэффициент корреляции между Ce/Ce* и (Dy/Sm)N составляет 0.20, а между Eu/ Eu* и (Pr/Sm)N – 0.12. Таким образом, определенного вывода о влиянии диагенетических флюидов на распределение РЗЭ сделать нельзя. Полученные данные показывают, что распределение РЗЭ и Y в исследованной нами коллекции карбонатных пород верхней подсвиты укской свиты Южного Урала контролируется в основном глинистой примесью.

Research subject. A study was conducted into the geochemical features of various lithotypes of carbonate rocks (granular and clastic limestones, limestones with planar, planar-columnar and columnar stromatolites) from the upper subformation of the Uk Formation. This formation crowns the Upper Riphean Karatau Group on the Western slope of the Southern Urals (Bashkir meganticlinorium). Material and methods. The research material was two collections of carbonate rocks (11 and 32 samples), the general geochemical features of which were previously considered in publications in 2019. The main research method was the analysis of the correlation relationships of the main rock-forming components, trace elements and their indicator relationships. Research results. It was established that all lithotypes are characterized by a significant content of both the main rock-forming components and the trace elements that make up the insoluble residue/fine-grained terrigenous admixture. This suggests that the area of accumulation of carbonate sediments was located near the continent, which served as a source of a significant amount of fine-grained/clay suspension. Conclusions. A strong positive correlation was observed between K2O and REE in the carbonate rocks of the Upper Uk Subformation, and a strong negative correlation was observed between REE and CaO. This suggests that the REE content in carbonate rocks is controlled mainly by terrigenous/clay admixture. A positive correlation is also observed between REE and Th, Zr, and Al2O3. All this shows that REE in carbonate rocks are mainly present in clay admixtures. The correlation coefficient between Ce/Ce* and (Dy/Sm)N is 0.20, while this coefficient for Eu/Eu* and (Pr/Sm)N equals 0.12. Thus, a definite conclusion about the effect of diagenetic fluids on the distribution of REE cannot be made. The data obtained show that the distribution of REE and Y in our collection of carbonate rocks of the Upper subformation of the Uk Formation of the Southern Urals is controlled mainly by clay admixtures.

известнякиукская свитаверхний рифейЮжный Уралконтаминациядиагенетические флюидыРЗЭиттрийlimestonesuk Formationupper RipheanSouthern uralscontaminationdiagenetic fluidsREEyttriumИсследования выполнены при финансовой поддержке РФФИ (грант 18-05-00062)The investigations were carried out with the financial support of the Russian Foundation for Basic Research (grant 18-05-00062)ReferencesМаслов А.В., Гражданкин Д.В., Дуб С.А., Мельник Д.С., Парфенова Т.М., Колесников А.В., Чередниченко Н.В., Киселева Д.В. (2019) Укская свита верхнего рифея Южного Урала: седиментология и геохимия (первые результаты исследований). Литосфера, 19(5), 659-686.Bau M., Moller P. (1993) Rare earth element systematics of the chemically precipitated component in Early Precambrian iron formations and the evolution of the terrestrial atmosphere–hydrosphere–lithosphere system. Geochim. Cosmochim. Acta, 57, 2239-2249.Маслов А.В., Дуб С.А. (2019) Распределение редкоземельных элементов и иттрия в карбонатных породах укской свиты (верхней рифей, Южный Урал). Ежегодник-2018. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 114-121.Bolhar R., Kamber B.S., Moorbath S., Fedo C.M., Whitehouse M.J. (2004) Characterisation of Early Archaean chemical sediments by trace element signatures. Earth Planet. Sci. Lett., 222(1), 43-60.Маслов А.В., Оловянишников В.Г., Ишерская М.В. (2002) Рифей восточной, северо-восточной и северной периферии Русской платформы и западной мегазоны Урала: литостратиграфия, условия формирования и типы осадочных последовательностей. Литосфера, (2), 54-95.Bolhar R., Van Kranendonk M.J. (2007) A non-marine depositional setting for the northern Fortescue Group, Pilbara Craton, inferred from trace element geochemistry of stromatolitic carbonates. Prec. Res., 155, 229-250.Bau M., Moller P. (1993) Rare earth element systematics of the chemically precipitated component in Early Precambrian iron formations and the evolution of the terrestrial atmosphere–hydrosphere–lithosphere system. Geochim. Cosmochim. Acta, 57, 2239-2249.Brookins D.G. (1989) Aqueous geochemistry of rare-earth elements. Revi. Miner., 21, 201-225.Bolhar R., Kamber B.S., Moorbath S., Fedo C.M., Whitehouse M.J. (2004) Characterisation of Early Archaean chemical sediments by trace element signatures. Earth Planet. Sci. Lett., 222(1), 43-60.Frimmel H.E. (2009) Trace element distribution in Neoproterozoic carbonates as palaeoenvironmental indicator. Chem. Geol., 258, 338-353.Bolhar R., Van Kranendonk M.J. (2007) A non-marine depositional setting for the northern Fortescue Group, Pilbara Craton, inferred from trace element geochemistry of stromatolitic carbonates. Prec. Res., 155, 229-250.Maslov A.V., Grazhdankin D.V., Dub S.A., Melnik D.S., Parfenova T.M., Kolesnikov A.V., Cherednichenko N.V., Kiseleva D.V. (2019) Sedimentology and geochemistry of the Uk Formation, Upper Riphean, South Urals. Litosfera, 19(5), 659-686. (In Russian)Brookins D.G. (1989) Aqueous geochemistry of rare-earth elements. Revi. Miner., 21, 201-225.Maslov A.V., Dub S.A. (2019) Distribution of rare-earth elements and yttrium in the carbonate rocks of the Uk Formation (Upper Riphean, Southern Urals). Ezhegodnik-2018. Tr. IGG UB RAS, v. 166, 114-121. (In Russian)Frimmel H.E. (2009) Trace element distribution in Neoproterozoic carbonates as palaeoenvironmental indicator. Chem. Geol., 258, 338-353.Maslov A.V., Olovyanishnikov V.G., Isherskaya M.V. (2002) Riphean deposits of eastern, north-eastern and northern periphery of the Russian platform and western megazone of the Urals: lithostratigraphy, formation conditions and types of sedimentary sequences. Litosfera, (2), 54-95. (In Russian)Nothdurft L.D., Webb G.E., Kamber B.S. (2004) Rare earth element geochemistry of Late Devonian reefal carbonates, Canning Basin, Western Australia: confirmation of a seawater REE proxy in ancient limestones. Geochim. Cosmochim. Acta, 68, 263-283.Nothdurft L.D., Webb G.E., Kamber B.S. (2004) Rare earth element geochemistry of Late Devonian reefal carbonates, Canning Basin, Western Australia: confirmation of a seawater REE proxy in ancient limestones. Geochim. Cosmochim. Acta, 68, 263-283.Shaw H.F., Wasserburg G.J. (1985) Sm-Nd in marine carbonates and phosphates: Implications for Nd isotopes in seawater and crustal ages. Geochim. Cosmochim. Acta, 49, 503-518.Shaw H.F., Wasserburg G.J. (1985) Sm-Nd in marine carbonates and phosphates: Implications for Nd isotopes in seawater and crustal ages. Geochim. Cosmochim. Acta, 49, 503-518.Shields G., Stille P. (2001) Diagenetic constraints on the use of cerium anomalies as palaeoseawater redox proxies: an isotopic and REE study of Cambrian phosphorites. Chem. Geol., 175(1-2), 29-48.Shields G., Stille P. (2001) Diagenetic constraints on the use of cerium anomalies as palaeoseawater redox proxies: an isotopic and REE study of Cambrian phosphorites. Chem. Geol., 175(1-2), 29-48.Shields G.A., Webb G.E. (2004) Has the REE composition of seawater changed over geological time? Chem. Geol., 204, 103-107.Shields G.A., Webb G.E. (2004) Has the REE composition of seawater changed over geological time? Chem. Geol., 204, 103-107.Tang H.-S., Chen Y.-J., Santosh M., Zhong H., Yang T. (2013) REE geochemistry of carbonates from the Guanmenshan Formation, Liaohe Group, NE Sino-Korean Craton: Implications for seawater compositional change during the Great Oxidation Event. Prec. Res., 227, 316-336.Tang H.-S., Chen Y.-J., Santosh M., Zhong H., Yang T. (2013) REE geochemistry of carbonates from the Guanmenshan Formation, Liaohe Group, NE Sino-Korean Craton: Implications for seawater compositional change during the Great Oxidation Event. Prec. Res., 227, 316-336.Taylor S.R., McLennan S.M. (1985) The Continental Crust: Its Composition and Evolution. Oxford: Blackwell, 312 p.Taylor S.R., McLennan S.M. (1985) The Continental Crust: Its Composition and Evolution. Oxford, Blackwell, 312 p. Terakado Y., Masuda A. (1988) The coprecipitation of rareearth elements with calcite and aragonite. Chem. Geol., 69, 103-110.Terakado Y., Masuda A. (1988) The coprecipitation of rareearth elements with calcite and aragonite. Chem. Geol., 69, 103-110.Van Kranendonk M.J., Webb G.E., Kamber B.S. (2003) New geological and trace element evidence from 3.45 Ga stromatolitic carbonates in the Pilbara Craton: support of a marine, biogenic origin and for a reducing Archaean ocean. Geobiology, 1, 91-108.Van Kranendonk M.J., Webb G.E., Kamber B.S. (2003) New geological and trace element evidence from 3.45 Ga stromatolitic carbonates in the Pilbara Craton: support of a marine, biogenic origin and for a reducing Archaean ocean. Geobiology, 1, 91-108.Wang Q., Lin Z., Chen D. (2014) Geochemical constraints on the origin of Doushantuo cap carbonates in the Yangtze Gorges area, South China. Sediment. Geol., 304, 59-70.Wang Q., Lin Z., Chen D. (2014) Geochemical constraints on the origin of Doushantuo cap carbonates in the Yangtze Gorges area, South China. Sediment. Geol., 304, 59-70.Webb G.E., Kamber B.S. (2000) Rare earth elements in Holocene reefal microbialites: a new shallow seawater proxy. Geochim. Cosmochim. Acta, 64, 1557-1565.Webb G.E., Kamber B.S. (2000) Rare earth elements in Holocene reefal microbialites: a new shallow seawater proxy. Geochim. Cosmochim. Acta, 64, 1557-1565.Zhong S., Mucci A. (1995) Partitioning of rare earth elements (REEs) between calcite and seawater solutions at 25°C and 1 atm, and high dissolved REE concentrations. Geochim. Cosmochim. Acta, 59, 443-453.Zhong S., Mucci A. (1995) Partitioning of rare earth elements (REEs) between calcite and seawater solutions at 25°C and 1 atm, and high dissolved REE concentrations. Geochim. Cosmochim. Acta, 59, 443-453.Zhong S., Mucci A. (1995) Partitioning of rare earth elements (REEs) between calcite and seawater solutions at 25°C and 1 atm, and high dissolved REE concentrations. Geochim. Cosmochim. Acta, 59, 443-453.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.