Вариации величины Th/U в глинистых породах венда северо-востока Восточно-Европейской платформы, Среднего и Южного Урала как отражение редокс-статуса бассейнов осадконакопления

Ранее нами были рассмотрены особенности изменения окислительно-восстановительных обстановок придонного слоя воды в бассейнах осадконакопления, существовавших в позднем рифее-венде на восточной и северо-восточной (в современных координатах) окраинах Балтики. Сделан вывод, что на фоне локальных, достаточно выраженных вариаций значений ряда индикаторов редокс-обстановок в отложениях верхнего рифея, предполагающих, что накопление осадков в ряде районов происходило в дизокисных или близких к аноксическим условиях, в венде в придонных водах преобладали окислительные обстановки. В настоящей публикации эти представления верифицируются данными о вариациях в глинистых породах венда значений Th/U. Для анализа особенностей изменения указанного параметра использованы аналитические данные, полученные методом ICP-MS в ИГГ УрО РАН (г. Екатеринбург). Всего проанализировано ~380 образцов. Среднее содержание Th во всей выборке глинистых пород составляет 12.0 ± 5.4 г/т, в среднем постархейском австралийском глинистом сланце (PAAS) и верхней континентальной коре (UCC) оно равно соответственно 14.6 и 10.5 г/т. Для U эти же параметры составляют 2.1 ± 1.1, 3.1 г/т и 2.7 г/т. Величина Th/U_ср для глинистых сланцев венда востока, северо-востока и севера Восточно-Европейской платформы равна 5.8 ± 2.0 (в PAAS и UCC - 4.7 и 3.9). В глинистых породах венда Юго-восточного Беломорья Th/U_ср изменяется снизу вверх по разрезу от 5.8 ± 3.4 до 6.9 ± 2.3 без какой-либо определенной закономерности. Глинистые сланцы и аргиллиты венда южной части Вычегодского прогиба имеют значения Th/U_ср от 3.5 ± 1.1 до ≈5.0 ± 1.7. Темноокрашенные глинистые сланцы бутонской свиты серебрянской серии, рассматривавшиеся нами ранее как образования, сформированные в бассейне с отчетливо выраженными бескислородными обстановками осадконакопления, имеют Th/U_ср = 5.9 ± 1.2, и, скорее всего, не являются таковыми. Новые данные о распределении значений Th/U в глинистых породах валдайской, серебрянской, сылвицкой, ашинской, каировской и шкаповской серий, соответствуют представлениям о накоплении указанных осадочных образований в условиях доминирования окислительных обстановок в весьма мелководных седиментационных бассейнах, часть из которых, возможно, и не являлись собственно морскими. Они подчеркивают сложный/нелинейный характер оксигенизации океана, начавшейся в конце позднего рифея и продолжившейся в венде, с инверсией “кислородных обстановок” в некоторых крупных седиментационных бассейнах или их частях в раннем венде, на границе венда и кембрия и собственно в кембрии. Очевидно, что существенное влияние на этот процесс оказывали не только глобальные, но и локальные факторы.

редокс-статус осадочных бассейнов, венд, восток, северо-восток и север Восточно-Евро-пейской платформы, отношение Th/U, redox status of sedimentary basins, Vendian, east, northeast and north periphery of the East European platform, Th/U ratio

1. Аблизин Б.Д., Клюжина М.Л., Курбацкая Ф.А., Курбацкий А.М. (1982) Верхний рифей и венд западного склона Среднего Урала. М.: Наука, 140 с.

2. Аксенов Е.М. (1985) Венд Восточно-Европейской платформы. Вендская система. Историко-геологическое и палеонтологическое обоснование. Т. 2. Стратиграфия и геологические процессы (Отв. ред. Б.С. Соколов, М.А. Федонкин). М.: Наука, 3-34.

3. Аксенов Е.М. (1998) История геологического развития Восточно-Европейской платформы в позднем протерозое. Дис.. докт. геол.-мин. наук в форме науч. докл. СПб.: ИГГД РАН, 106 с.

4. Аксенов Е.М., Морозов С.Г., Солонцов Л.Ф., Казак А.П. (1983) Верхний докембрий Волго-Уральской области. Стратотип рифея. Стратиграфия. Геохронология (Отв. ред. Б.М. Келлер, Н.М. Чумаков). М.: Наука, 107-124.

5. Беккер Ю.Р. (1968) Позднедокембрийская моласса Южного Урала. Л.: Недра, 160 с.

6. Беккер Ю.Р. (1988) Молассы докембрия. Л.: Недра, 288 с.

7. Бочкарев В.В., Язева Р.Г. (2000) Субщелочной магматизм Урала. Екатеринбург: УрО РАН, 256 с.

8. Глубинное строение и геодинамика Южного Урала (проект Уралсейс). (2001) (Отв. ред. А.Ф. Морозов). Тверь: Изд-во ГЕРС, 286 с.

9. Голубкова Е.Ю., Зайцева Т.С., Кузнецов А.Б., Довжикова Е.Г., Маслов А.В. (2015) Микрофоссилии и Rb-Sr возраст глауконитов в опорном разрезе верхнего протерозоя северо-востока Русской плиты (скв. Кельтменская-1). Докл. АН, 462(4), 444-448.

10. Гражданкин Д.В. (2003) Строение и условия осадконакопления вендского комплекса в Юго-Восточном Беломорье. Стратиграфия. Геол. корреляция, 11(4), 3-34.

11. Гражданкин Д.В., Маслов А.В. (2015) Место венда в международной стратиграфической шкале. Геология и геофизика, 56(4), 703-717.

12. Гражданкин Д.В., Маслов А.В., Крупенин М.Т. (2009) Строение и этапы формирования вендских отложений сылвицкой серии западного склона Среднего Урала. Стратиграфия. Геол. корреляция, 17(5), 20-40.

13. Гражданкин Д.В., Маслов А.В., Крупенин М.Т., Ронкин Ю.Л. (2010) Осадочные системы сылвицкой серии (верхний венд Среднего Урала). Екатеринбург: УрО РАН, 280 с.

14. Ибламинов Р.Г., Лебедев Г.В. (2001) Магматические ассоциации и формации западного склона Среднего и Северного Урала. Вестн. Перм. гос. ун-та. Геология, (3), 13-44.

15. Ибламинов Р.Г., Лебедев Г.В. (2006) Вулканические комплексы магматических формаций западного склона Среднего и Северного Урала. Литосфера, (1), 76-90.

16. Карпухина Е.В., Первов В.А., Журавлев Д.З. (2001) Петрология щелочного вулканизма - индикатора поздневендского рифтогенеза, западный склон Урала. Петрология, 9(5), 480-503.

17. Карта докембрийских формаций Русской платформы и ее складчатого обрамления (со снятыми фанерозойскими отложениями). (1983) Масштаб : 2 500 000. Объяснительная записка (Отв. ред. Ю.Р. Беккер). Л.: ВСЕГЕИ, 172 с.

18. Келлер Б.М. (1963) Общие вопросы строения верхнего докембрия. Палеогеография и геологическая история. Стратиграфия СССР. Верхний докембрий (Отв. ред. Б.М. Келлер). М.: Госнаучтехиздат, 615-631.

19. Козлов В.И., Сергеева Н.Д., Генина Л.А., Михайлов П.Н. (2004) Аналоги отложений нижнего венда на западе Башкортостана. Геологический сборник. № 4. Уфа: ИГ УНЦ РАН, 71-76.

20. Курбацкая Ф.А. (2004) Поздневендская флишоидно-молассоидная формация Западного Урала. Вестн. Перм. гос. ун-та. Геология, (3), 9-12.

21. Лозин Е.В., Хасанов В.Х. (1991) Сейсмогеологические данные о глубинном строении края платформы и Южного Урала. Геология, геофизика и полезные ископаемые Южного Урала и Приуралья. Уфа: БНЦ УрО АН СССР, 48-58.

22. Маслов А.В. (2012) Литогеохимия терригенных пород верхнего докембрия Волго-Уральской области. Екатеринбург: РИО УрО РАН, 248 с.

23. Маслов А.В. (2014) Литогеохимический облик отложений ашинской серии венда западного склона Южного Урала. Литосфера, (1), 13-32.

24. Маслов А.В., Гражданкин Д.В., Подковыров В.Н., Крупенин М.Т. (2013) Особенности изменения ряда литогеохимических характеристик тонкозернистых обломочных пород позднего венда Мезенского палеобассейна. Литосфера, (3), 25-42.

25. Маслов А.В., Ишерская М.В., Ронкин Ю.Л., Крупенин М.Т., Горбунова Н.П., Гуляева Т.Я., Лепихина О.П., Попова О.Ю., Ятлук Г.М. (2006а) Условия формирования вендских отложений Шкаповско-Шиханской впадины по данным изучения литогеохимических особенностей аргиллитов. Литология и полез. ископаемые, (3), 279-300.

26. Маслов А.В., Крупенин М.Т., Гареев Э.З., Петров Г.А. (2003) К оценке редокс-обстановок рифейских и вендских бассейнов осадконакопления западного склона Урала. Литосфера, (2), 75-93.

27. Маслов А.В., Крупенин М.Т., Киселева Д.В. (2011) Литогеохимия тонкозернистых алюмосиликокластических пород серебрянской серии венда Среднего Урала. Геохимия, (10), 1032-1062.

28. Маслов А.В., Крупенин М.Т., Ронкин Ю.Л., Гареев Э.З., Лепихина О.П., Попова О.Ю. (2004) Тонкозернистые алюмосиликокластические образования стратотипического разреза среднего рифея на Южном Урале: особенности формирования, состав и эволюция источников сноса. Литология и полез. ископаемые, (4), 414-441.

29. Маслов А.В., Подковыров В.Н. (2015) Редокс-обстановки придонных вод неопротерозойских бассейнов востока и северо-востока Восточно-Европейской платформы. Литосфера, (5), 30-42.

30. Маслов А.В., Подковыров В.Н., Гражданкин Д.В. (2006б) Палеоклиматические реконструкции для позднего венда: скв. 1000 Тучкино Беломорско-Кулойского плато. Геология, полезные ископаемые и проблемы геоэкологии Башкортостана. Мат-лы VI межрегион. науч.-практ. конф. Уфа: ИГ УНЦ РАН, 91-93.

31. Петров Г.А. (2013) Проявление тектонической обстановки скольжения плит в фанерозойской истории Среднего Урала: постановка проблем и некоторые направления исследования. Ежегодник-2012. Тр. ИГГ УрО РАН. Вып. 160. Екатеринбург, 56-61.

32. Петров Г.А., Маслов А.В., Ронкин Ю.Л. (2005) Допалеозойское магматические комплексы Кваркушско-Каменногорского антиклинория (Средний Урал): новые данные по геохимии и геодинамике. Литосфера, (4), 42-69.

33. Подковыров В.Н., Гражданкин Д.В., Маслов А.В. (2011) Литогеохимия тонкозернистых обломочных пород венда южной части Вычегодского прогиба. Литология и полез. ископаемые, (5), 484-504.

34. Пучков В.Н. (2000) Палеогеодинамика Южного и Среднего Урала. Уфа: Даурия, 146 с.

35. Семихатов М.А., Кузнецов А.Б., Чумаков Н.М. (2015) Изотопный возраст границ общих стратиграфических подразделений верхнего протерозоя (рифея и венда) России: эволюция взглядов и современная оценка. Стратиграфия. Геол. корреляция, 23(6), 16-27.

36. Сергеева Н.Д., Пучков В.Н. (2015) Стратиграфическая схема рифея и венда Волго-Уральской области (изменения и дополнения). Геологический сборник ИГ УНЦ РАН. № 12. Информационные материалы. СПб.: Свое издательство, 3-22.

37. Соколов Б.С. (1997) Очерки становления венда. М.: KMK Лтд, 156 с.

38. Стратиграфическая схема рифейских и вендских отложений Волго-Уральской области. Объяснительная записка. (2000) (Отв. ред. Е.М. Аксенов, В.И. Козлов). Уфа: ИГ УНЦ РАН, 81 с.

39. Стратиграфические схемы Урала (докембрий, палеозой). (1993) Екатеринбург: Роскомнедра; ИГГ УрО РАН, 172 л.

40. Стратотип рифея. Стратиграфия. Геохронология. (1983) (Отв. ред. Б.М. Келлер, Н.М. Чумаков). М.: Наука, 184 с.

41. Тейлор С.Р., МакЛеннан C.М. (1988) Континентальная кора, ее состав и эволюция. М.: Мир, 384 с.

42. Чумаков Н.М. (2015) Оледенения Земли: история, стратиграфическое значение и роль в биосфере. М.: ГЕОС, 160 с.

43. Adams J.A., Weaver C.E. (1958) Thorium-to-uranium ratios as indicators of sedimentary processes: example of concept of geochemical facies. AAPG. Bull., 42(2), 387-430.

44. Anderson R.F., Fleisher M.Q., LeHuray A.P. (1989) Concentration, oxidation-state, and particulate flux of uranium in the Black-Sea. Geochim. Cosmochim. Acta, 53, 2215-2224.

45. Berzin R., Oncken О., Knapp J.H., Perez-Estaun A., Hismatulin T., Yunusov N., Lipilin A. (1996) Orogenic evolution of the Ural Mountains: results from an integrated seismic experiment. Science, 274, 220-221.

46. Brennecka G.A., Herrmann A.D., Algeo T.J., Anbar A.D. (2011) Rapid expansion of oceanic anoxia immediately before the end-Permian mass extinction. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 108(43), 17631-17634.

47. Brongersma-Sanders M., Stephan K.M., Kwee T.G., de Bruin M. (1980) Distribution of minor elements in cores from the Southwest Africa shelf with notes on plankton and fish mortality. Mar. Geol., 37, 91-132.

48. Brumsack H.-J. (2006) The trace metal content of recent organic carbon-rich sediments: Implications for Cretaceous black shale formation. Palaeogeogr. Palaeoclimat. Pa-laeoecol., 232, 344-361.

49. Canfield D.E. (2005) The early history of atmospheric oxygen: homage to R.M. Garrels. Annu. Rev. Earth Planet. Sci., 33, 1-36.

50. Canfield D.E., Poulton S.W., Narbonne G.M. (2007) Late-Neoproterozoic deep-ocean oxygenation and the rise of animal life. Science, 315, 92-95.

51. Echtler H.P., Stiller M., Steinhoff F., Krawczyk C., Suleimanov A., Spiridonov V., Knapp J.H., Menshikov Y., Alvarez-Marrуn J., Yunusov N. (1996) Preserved collisional crustal structure of the Southern Urals revealed by vibroseis profiling. Science, 274, 224-226.

52. Fan H., Zhu X., Wen H., Yan B., Li J., Feng L. (2014) Oxygenation of Ediacaran Ocean recorded by iron isotopes. Geochim. Cosmochim. Acta, 140, 80-94.

53. Fike D.A., Grotzinger J.P., Pratt L.M., Summons R.E. (2006) Oxidation of the Ediacaran Ocean. Nature, 444, 744-747.

54. Grazhdankin D. (2004) Late Neoproterozoic sedimentation in the Timan foreland. The Neoproterozoic Timanide Orogen of Eastern Baltica. Ed. by D.G. Gee, V.L. Pease. Geol. Soc. London. Mem., 30, 37-46.

55. Johnston D.T., Poulton S.W., Goldberg T., Sergeev V.N., Podkovyrov V.N., Vorob’eva N.G., Bekker A., Knoll A.H. (2012) Late Ediacaran redox stability and metazoan evolution. Earth Planet. Sci. Lett., 335-336, 25-35.

56. Jones B., Manning D.A. (1994) Comparison of geochemical indices used for the interpretation of palaeoredox conditions in ancient mudstones. Chem. Geol., 111(1), 111-129.

57. Li C., Love G.D., Lyons T.W., Fike D.A., Sessions A.L., Chu X. (2010) A stratified redox model for the Ediacaran Ocean. Science, 328, 80-83.

58. Lyons T.W., Reinhard C.T., Planavsky N.J. (2014) The rise of oxygen in Earth’s early ocean and atmosphere. Nature, 506, 307-315.

59. McFadden K.A., Huang J., Chu X., Jiang G., Kaufman A.J., Zhou C., Yuan X., Xiao S. (2008) Pulsed oxygenation and biological evolution in the Ediacaran Doushantuo Formation. Proc. Nat. Acad. Sci., 105, 3197-3202.

60. McManus J., Berelson W., Severmann S., Poulson R., Hammond D., Klinkhammer G., Holm C. (2006) Molybdenum and uranium geochemistry in continental margin sediments: paleoproxy potential. Geochim. Cosmochim. Acta, 70(18), 4643-4662.

61. Morford J.L., Emerson S. (1999) The geochemistry of redox sensitive trace metals in sediments. Geochim. Cosmochim. Acta, 63, 1735-1750.

62. Neoproterozoic Timanide Orogen of Eastern Baltica. (2004) (Ed. by D.G. Gee, V. Pease). Geol. Soc. London. Mem., 30, 248 p.

63. Partin C.A., Bekker A., Planavsky N.J., Scott C.T., Gill B.C., Li C., Podkovyrov V., Maslov A., Konhauser K.O., Lalonde S.V., Love G.D., Poulton S.W., Lyons T.W. (2013) Large-scale fluctuations in Precambrian atmospheric and oceanic oxygen levels from the record of U in shales. Earth Planet. Sci. Lett., 369, 284-293.

64. Planavsky N.J., Tarhan L.G., Bellefroid E.J., Evans D.A.D., Reinhard C.T., Love G.D., Lyons T.W. (2015) Late proterozoic transitions in climate, oxygen, and tectonics, and the rise of complex life. Earth-Life Transitions: Paleobiology in the Context of Earth System Evolution. Eds. by P.D. Polly, J.J. Head, D.L. Fox. Paleontological Society Papers, 21. 1-36.

65. Racka M., Marynowski L., Filipiak P., Sobstel M., Pisarzowska A., Bond D.P.G. (2010) Anoxic Annulata Events in the Late Famennian of the Holy Cross Mountains (Southern Poland): Geochemical and palaeontological record. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol., 297, 549-575.

66. Rudnick R.L., Gao S. (2003) Composition of the Continental Crust. Treatise Geochem., 3, 1-64.

67. Sahoo S.K., Planavsky N.J., Kendall B., Wang X., Shi X., Scott C., Anbar A.D., Lyons T.W., Jiang G. (2012) Ocean oxygenation in the wake of the Marinoan glaciation. Nature, 489, 546-549.

68. Shields-Zhou G., Och L. (2011) The case for a Neoproterozoic oxygenation event: geochemical evidence and biological consequences. GSA Today, 21, 4-11.

69. Thomson D., Rainbird R.H., Dix G. (2014) Architecture of a Neoproterozoic intracratonic carbonate ramp succession: Wynniatt Formation, Amundsen Basin, Arctic Canada. Sed. Geol., 299, 119-138.

70. Torsvik T.H., Cocks L.R.M. (2005) Norway in space and time: A Centennial cavalcade. Norw. J. Geol., 85, 73-86.

71. Yu B., Dong H., Widom E., Chen J., Lin C. (2009) Geochemistry of basal Cambrian black shales and cherts from the Northern Tarim Basin, Northwest China: Implications for depositional setting and tectonic history. J. Asian Earth Sci., 34, 418-436.

72. Zhang F., Zhu X., Yan B., Kendall B., Peng X., Li J., Algeo T.J., Romaniello S. (2015) Oxygenation of a Cryogenian ocean (Nanhua Basin, South China) revealed by pyrite Fe isotope compositions. Earth Planet. Sci. Lett., 429, 11-19.

73. Zhou C., Jiang S.-Y. (2009) Palaeoceanographic redox environments for the lower Cambrian Hetang Formation in South China: Evidence from pyrite framboids, redox sensitive trace elements, and sponge biota occurrence. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol., 271, 279-286.